Detail předmětu

Hydraulika

BR004 předmět zařazen ve 3 studijních plánech

Bc. prez. program nB > V povinný zimní semestr 3. ročník 9 kreditů

Bc. kombin. program nBK > V povinný zimní semestr 3. ročník 9 kreditů

Bc. prez. program nBA > V povinný zimní semestr 3. ročník 9 kreditů

Studiem předmětu získají studenti informace o chování a účincích kapalin na objekty a zařízení v klidu a v pohybu.Jedná se o stanovení účinku vody na rovinné a zakřivené plochy a informace o plavání těles. Poznatky o proudění a pohybu vody v tlakových trubních systémech a systémech s volnou hladinou tj. otevřených přírodních a umělých korytech. Poznatky z hydrauliky objektů na těchto zařízeních. Ustálený nerovnoměrný a neustálený plynule se měnící pohyb v korytech a potrubích, plnění a prázdnění neprizmatických nádrží a plavebních komor. Šachtové a boční přelivy, skluzy, typy vodních skoků a návrh vývaru. Základy modelové podobnosti v mechanice tekutin. Vybrané kapitoly z objektové hydrauliky a hydrauliku tlakových systémů. Praktické aspekty proudění podzemní vody, princip spojitosti a determinismu. Základní předpoklady přijímané při řešení úloh proudění podzemní vody, jednoduché jímací objekty, jednoduché modely proudění hrázemi, jednoduchá řešení soustavy studní. Poznatky jsou prakticky aplikovány ve výpočtových a laboratorních cvičeních.

Garant předmětu

prof. Ing. Jan Šulc, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav vodních staveb

Výsledky učení předmětu

Výuka navazuje na absolvované předměty matematika, deskriptivní geometrie a fyzika. Absolvent získá znalosti o klidu a pohybu kapalin newtonského typu a v doplňkovém přehledu i nenewtonského typu. Po studiu předmětu lze provádět výpočty základního typu proudění včetně stanovení tlakových poměrů na obtékaných (protékaných) částech hydraulických okruhů. Absolvent je připraven na působení v navazujících odborných oblastech v oboru hydrotechniky a vodního hospodářství.

Prerekvizity

Střední úroveň znalostí z předmětů fyzika, matematika, mechanika, mechanika zemin, statika a stavebni mechanika.

Korekvizity

Hydrologie, vodohospodářské betonové konstrukce, statistika, pravděpodobnost (vyučováno v předmětu matematika 4).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka části cvičení probíhá v laboratorních podmínkách, posluchači se seznámí se základními typy proudových poměrů na jednotlivých vybraných modelových objektech. V průběhu semestru posluchači shlédnou ukázku proudění na konkrétním hydraulickém modelu testovaného v laboratoři ústavu. Přednášky jsou doplněny prezentací proudění z výzkumů konkrétních objektů modelů nebo vlastních hydrotechnických děl.

Způsob a kritéria hodnocení

Úspěšné zakončení předmětu vyžaduje absolvování cvičení s udělením zápočtu z daného předmětu, splnění podmínek výpočtové i pojmové části písemného testu a vlastní zkoušky.

Cíl

Výuka navazuje na absolvované předměty matematika, deskriptivní geometrie a fyzika. Absolvent získá znalosti o klidu a pohybu kapalin newtonského typu a v doplňkovém přehledu i nenewtonského typu. Po studiu předmětu lze provádět výpočty základního typu proudění včetně stanovení tlakových poměrů na obtékaných (protékaných) částech hydraulických okruhů. Absolvent je připraven na působení v navazujících odborných oblastech v oboru hydrotechniky a vodního hospodářství.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Přednáška

4 hod./týden, 13 týdnů, nepovinné

Osnova přednášek

1.Relativní klid kapaliny.Diferenciální rovnice pohybu ideální a skutečné kapaliny.
2. Základy potenciálního proudění a jeho aplikace.
3.Vodní skok v neprizmatickém korytě.Nadkritické proudění v korytech a skluzech, provzdušnění vodního proudu.
4.Volné a ponořené vodní paprsky kapaliny, obtékání těles.Účinek proudu kapaliny na plochy.Aplikace impulsové věty.
5. Prázdnění nádob, neprizmatické nádoby.Plnění a prázdnění plavebních komor. Plynule se měnící neustálené proudění.Rázové vlny v korytech. Rázové vlny v potrubí, přímý a nepřímý vodní ráz. Časový průběh rázové vlny.
6. Prvky trubní sítě (rozdělení a stékání proudů),návrh čerpadla, kavitace obtékaného povrchu.
7. Proudění v mostních profilech a propustcích.
8. Vzájemné ovlivňování hydraulických prvků z hlediska ztrát energie.
9. Proudění v předpolí vtoků, norné stěny.
10. Proudění nenewtonovských kapalin, tok bighamských a nebighamských látek.
11. Dimenzionální a rozměrová analýza, základy modelové podobnosti v mechanice tekutin.
12. Šachtový přeliv.Zvláštní typy přelivů, pohyblivé konstrukce přelivů.Přepady vody při vysokém stupni zatopení.
13. Darcyho rovnice, filtrační součinitel, specifický průsak a střední rychlost vody v pórech. Hydraulika studní při ustáleném stavu.

Cvičení

4 hod./týden, 13 týdnů, povinné

Osnova cvičení

1.Výpočty charakteristik kapaliny v relativním klidu.
2.Vodní skok v prizmatickém a neprizmatickém korytě.
3.Výpočty nadkritického proudění v korytech a skluzech, provzdušnění vodního proudu.
4.Výpočty dráhy a tvaru volných a ponořených vodních paprsků kapaliny.
5.Obtékání těles, výpočty účinku proudu kapaliny na plochy.Aplikace impulsové věty.
6.Prázdnění prizmatických a neprizmatických nádob.Plnění a prázdnění nádrží.
7.Plynule se měnící neustálené proudění.Rázové vlny v korytech a v potrubí, přímý a nepřímý vodní ráz. Časový průběh rázové vlny.
8. Výpočet rozdělovacích a spojovacích armatur,návrh čerpadla, kavitace obtékaného povrchu.
9. Proudění v mostních profilech a propustcích.
10. Proudění v předpolí vtoků, norné stěny, výpočty bezpečné a kritické hloubky ponoru vtoku.
11. Výpočet nedokonalého přepadu. Přelivy při vysokém stupni zatopení.
12. Šachtový přeliv.Zvláštní typy přelivů, pohyblivé konstrukce přelivů.
13. Aplikace Darcyho rovnice, specifický průsak. Výpočet vydatnosti studny při ustáleném stavu.