MEHANIKA FLUIDA uvod

Željko Andreić – Mehanika fluida P1 1

MEHANIKA FLUIDA

uvod

prof. Željko Andreić

Rudarsko-geološko-naftni fakultet

Sveučilište u Zagrebu

[email protected]

http://rgn.hr/~zandreic/


kratki sadržaj:

1. uvod

2. pregled kolegija "Mehanika fluida"

3. fizikalna svojstva fluida

4. anomalije vode


Engleski:

liquid = tekućina

gas = plin

fluid = liquid or gas = sve što teče (tekućina, plin)

U Fizici:

Fluid = tekućina, plin, zrnata tvar kad teče, smjese...

Uvod (1)


tekućina: tvar koja zauzima definirani volumen i može

imati slobodne površine. Praktički je nestlačiva.

plin: širi se dok ne zauzme sav raspoloživi volumen, lako

je stlačljiv. Ne može imati slobodnu površinu.

zrnata tvar: čestice krute tvari različitih veličina (od

mikrometra do par metara) u situacijama u kojima se giba

slično tekućini.

smjese: mješavine dvije ili više gore opisanih tvari.

Uvod (2)


Mehanika fluida

Hidraulika(tekućine)

Pneumatika(plinovi)

smjese

Granularne tvari

Uvod (3)


Kolegij "Mehanika fluida" na RGN-u (1)

12 x 2 sata predavanja + 12 x 2 sata vježbe

težište: sposobnost rješavanja numeričkih problema (tzv.

vježbe)

uvjeti: položena matematika 1 i fizika, odslušana matematika 2

pribor: kalkulator, tablice, priručnici

ispit: pismeni (3 zadatka, 2 sata), event. usmeni

Uvjet za potpis: nema (upisan kolegij).



Nakon pismenog ispita studenti mogu prihvatiti ocjenu pismenogili zatražiti usmeni za bolju ocjenu.

Uvjet za ocjenu odličan (5): ponuđena ocjena pismenog vrlodobar (4) i usmeni ispit.

Nastavnik može zatražiti usmeni ispit ako smatra da je to nužno.Studenti također mogu zatražiti usmeni ispit radi popravljanjaocjene (nastavnik odlučuje o prihvačanju).

Ponovni upis kolegija poništava sva prije stečena prava

(Statut RGNFa)!


1. Uvod. Pregled kolegija. Kratka povijest mehanike fluida. Fizikalna svojstva fluida. Anomalije vode. Dimenzionalna analiza.

2. Osnovne jednadžbe mehanike fluida: zakon neprekinutosti i Euler-ova jednadžba.

3. Statika fluida. Euler-ova jednadžba u hidrostatici. Sile hidrostatskog tlaka. Plutanje. Translacija i rotacija tekućine.

4. Kinematika fluida. Lagrange-ov i Euler-ov pristup. Čestica fluida i njeno gibanje.



5. Kinematika fluida. Lagrange-ov i Euler-ov pristup. Čestica fluida i njeno gibanje.

6. Tečenje idealne i realne tekućine. Bernoulli-jeva jednadžba. Gubici kod tečenja. Laminarno tečenje.

7. Vrtložno tečenje. Raspodjela brzine kod vrtložnog tečenja. Koeficijenti trenja za cijevi. Lokalni gubici.

8. Proračuni jednostavnih cjevododa: praktični proračun cjevovoda. Pumpe. Prikazivanje energetske i pijezometarske linije.



9. Problemi istjecanja. istjecanje kroz različite otvore. Nestacionarno istjecanje. Mlazovi.

10. Osnove tečenja u otvorenim koritima: Protočna krivulja. Specifična energija presjeka. Preljevi.

11. Proračunavanje otvorenih tokova.



Literatura:

1. folije sa predavanja i interna skripta se mogu naći na adresi:http://rgn.hr/~zandreic/studenti/fluidi/fluidi_index.html

2. R. Žugaj, Hidrologija, RGN 2000, 2 poglavlje (100 kn)

3. V. Jović, Osnove hidromehanike, novo i opširno!

4. M. Pečornik, Tehnička mehanika fluida, staro!

5. M. Pečornik, zbirka zadataka iz MF, dosta štamparskihpogrešaka!



Fizikalna svojstva fluida

1. gustoća

2. viskoznost

3. elastičnost fluida

4. tlak para tekućine

5. površinska napetost

6. kapilarnost

7. anomalije vode


Gustoća (masa jediničnog volumena fluida)

homogena tvar nehomogena tvar


Gustoća 2

tekućine: gustoća konstantna (tekućina se ne može tlačiti).gustoća malo ovisi o temperaturi (ca 10-3 po K).

plin: lako stlačiv, gustoća se nalazi iz jednadžbe stanja plina.

idealni plin:

R=8,31447 Jmol-1K-1

Mo(zrak)=28,964 a.j.


Viskoznost

v=vo

v=0

v(y)d

y

x


Viskoznost 2

za gibanje gornje ploče potrebna je sila F

sila F je proporcionalna površini ploče A i gradijentu brzine ploče:

omjer F/A naziva se smično naprezanje τ:


Viskoznost 3

koeficijent µ naziva se apsolutni ili dinamički koeficijent viskoznosti:

u našem pokusu to postaje:


Viskoznost 4

dimenzija dinamičkog koeficijenta viskoznosti je:

neki puta koristi se i kinematički koeficijent viskoznosti:

[m2s-1]


Elastičnost fluida

volumni modul elastičnosti:

tekućine: E velik, stlačivost se ćesto puta zanemaruje. E se obično mjeri preko brzine zvuka:


Elastičnost fluida 2

plinovi: E ovisi o termodinamičkom procesu!npr. izotermni:

ili adijabatski:


Tlak para tekućine

pp nije 0 i naglo raste sa temperaturom.

pumpa

pat

pp > 0

Na temperaturi vrelišta pp = pat

T


Tlak vodene pare

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

-20 0 20 40 60 80 100

Temperatura (oC)

Tla

k (m

Bar

)

Na temperaturi vrelišta pp = pat


Površinska napetost

površinska napetost = rad potreban da se slobodna površina poveća za jediničnu mjeru:


Površinska napetost 2

za vodu je σ=0,0756 Nm-1


Tekućina u bestežinskom stanju:


Kapilarnost

θ

h

2r

θ

h

moći ne moći


Kapilarnost 2

međuigra površinske napetosti i adhezije

voda-staklo: θ=0o

živa-staklo: θ=140o


Anomalije vode

O

H H

molekula vode izuzetno je polarnavodikove veze imaju veliki utjecaj na ponašanje vode(Tv = - 80° C bez njih!)voda je dobro otapalo najrazličitijih tvari, posebno solitoplinski kapacitet izuzetno visok, 4175 J/kg K


Anomalije vode 2

Gustoća vode

900

920

940

960

980

1000

1020

-20 0 20 40 60 80 100

Temperatura (oC)

Gu

stoć

a (k

gm

-3)

4

Documents

MEHANIKA FLUIDA uvod