Áramlástan kidolgozott 2016

Átírás

1 Áramlástan kidolgozott ) Ismertesse a lokális és konvektív gyorsulás fizikai jelentését, matematikai leírását, továbbá Navier-Stokes egyenletet!

2 2) Írja fel a kontinuitási egyenletet! Hogyan egyszerűsödik az összefüggés állandó sűrűségű folyadék esetében? Rajzolja fel az abszolút koordináta-rendszerben értelmezett áramvonalakat egy egyenletesen haladó jármű körül! 3) Definiálja a cirkulációt, az örvényességet, továbbá ismertesse a Thomson-tételt!

3 4) Vezesse le a potenciálos örvény sebességmegoszlását! 5) Vezesse le az örvénytranszport egyenlet kétdimenziós alakját!

4 6) Írja fel az örvénytranszport egyenlet általános (vektoros) alakját és mutassa be az egyes tagok fizikai jelentését! 7) Vezesse le az elemi folyadékszakasz evolúciójára vonatkozó Helmholtz-féle analógiát! Milyen következménye van az analógiának síkáramlás esetében?

5 8) Mutassa be az örvénytranszport és a hőtranszport analógiáját kétdimenziós áramlás esetében! 9) Sorolja fel az örvényesség keletkezését és átrendeződését okozó fizikai hatásokat!

6 10) Mi a potenciálos áramlások műszaki jelentősége? Adjon példát az alkalmazási területekre!

7 11) Definiálja a sebességi potenciált és adja meg a létezésének feltételeit! 12) Vezesse le a szivárgó áramlás sebességi potenciálját a Darcy-törvényből kiindulva!

8 13) Hogyan határozható meg a nyomás változása ideális folyadék áramlása és szivárgó áramlás esetében? Adja meg a számításra alkalmas összefüggéseket! 14) Vezesse le a sebességi potenciál meghatározására alkalmas Laplace-egyenletet állandó sűrűségű folyadék áramlás feltételezésével! Írja fel egy (3D) pontforrás sebességterét és a hozzá tartozó sebességi potenciált!

9 15) Definiálja az áramfüggvényt (vektorpotenciált) és igazolja a kontinuitási egyenlet teljesülését! Mutassa be, az általános definíció leszűkítését síkáramlásra! 16) Mutassa be az áramfüggvény fizikai értelmezését síkáramlás esetében! Milyen kapcsolatban áll az áramvonalakkal?

10 17) Vezesse le az áramfüggvény meghatározására alkalmas Laplace-egyenletet! 18) Definiálja a komplex potenciált! Miért előnyös a használata?

11 19) Hogyan határozható meg a komplex sebességvektor a komplex potenciál alapján? 20) Táblázatosan foglalja össze az áramfüggvény a sebességi potenciál és a komplex potenciál legfontosabb tulajdonságait! Létezik-e változó sűrűségű áramlásban, örvényes áramlásban, 3D-ben, hogyan definiáljuk?

12 21) Rajzolja fel jellegre helyesen a potenciálos áramlással jellemezhető térrészt egy autó körüli áramlásban! 22) Írja fel a párhuzamos áramlás komplex potenciálját, határozza meg az áramfüggvényt és rajzolja fel az áramvonalakat!

13 23) Írja fel a potenciálos örvény komplex potenciálját, határozza meg az áramfüggvényt és rajzolja fel az áramvonalakat! Számítsa ki a komplex sebességet és a cirkulációt!

14 24) Írja fel a vonalforrás komplex potenciálját, határozza meg az áramfüggvényt és rajzolja fel az áramvonalakat! Számítsa ki a komplex sebességet és a térfogatáramot! 25) Írja fel a sarok körüli áramlás komplex potenciálját és határozza meg az áramfüggvény értékét! Rajzolja fel az áramvonalakat torlóáramlás és 90 -os sarok körüli áramlás esetében! Mi lesz az n paraméter értéke ezekben az esetekben?

15 26) A sarok körüli áramlás komplex potenciáljának általános alakjából kiindulva vezesse le az áramvonalak alakját torlóáramlás esetében! 27) A forrás komplex potenciáljából kiindulva vezesse le a dipólus komplex potenciálját!

16 28) Határozza meg az áramvonalak alakját egy dipólus körüli áramlási érben! 29) A henger körüli áramlás komplex potenciáljából kiindulva határozza meg az áramfüggvényt és rajzolja fel a henger felületét is tartalmazó torló áramvonalat! Hogyan néz ki a többi áramvonal?

17 30) A henger körüli áramlás komplex potenciáljából vezesse le a felületi sebesség és a nyomástényező összefüggéseit szög függvényében! Jellegre helyesen rajzolja fel a nyomástényező megoszlását a henger felületére!

18

19 31) Írja fel egy forgó henger komplex potenciálját, ábrázolja az áramvonalakat és határozza meg a torlópontok eltolódásának szögét!

20 32) Mit értünk konform leképzés alatt? Adja meg a Zsukovszkij-transzformáció összefüggését! 33) Hol találhatók a Zsukovszij-transzformáció szinguláris pontjai és azok transzformált képei?

21 34) Ábrázolja a különféle módon eltolt középpontú kör Zsukovszkij-transzformációval nyert képeit!

22

23 35) Mit értünk Kutta-feltétel alatt és hogyan kell megválasztanunk a forgó henger körüli áramlás komplex potenciálját, hogy teljesüljön a Kutta-feltétel? 36) Vezesse le egy ívelt lap felhajtóerő tényezőjének becslésére alkalmas, kis értékű állásszög és íveltég esetében érvényes összefüggést!

24 37) Mit értünk egy olajkút esetében vízkúposodás alatt? Mi az oka, és milyen hatása van a jelenségnek a kitermelésre?

25 38) Milyen áramlást célszerű kialakítani ellennyomó víztárolók esetében? Rajzolja fel jellegre helyesen az optimális belépő sebességprofilt zongora alakú tároló esetén!

26 39) Írja le röviden a határréteggel kapcsolatos négy alapjelenséget! 40) Milyen erők egyensúlya jellemzi a határréteg külső részét? Vezesse le a dimenziótlan határréteg vastagság és a hosszal számolt Reynolds-szám kapcsolatát!

27 41) Milyen kapcsolat áll fenn a hosszal és a határréteg vastagsággal számított Reynolds-számok között? Definiálja a kritikus Reynolds-számot! 42) Igazolja, hogy a határréteg vastagsággal számított kritikus Reynolds-szám értékei közel esnek egymáshoz síklap feletti határréteg és kör keresztmetszetű csőben kialakuló határréteg esetében!

28 43) A síkáramlásra felírt kontinuitási egyenletből és a Navier-Stokes egyenletből kiindulva vezesse le a határréteg áramlás alapegyenleteit! Milyen kapcsolat áll fenn a határrétegbeli nyomás gradiens és a külső áramlás sebessége között?

29 44) Ismertesse a határréteg egyenlet Reynolds-számtól független alakját! Adjon alkalmazási példákat!

30 45) Diszkretizálja a határréteg egyenletet explicit módszer alkalmazásával! Ismertesse a megoldási sorrendet! Milyen hátránnyal jár az explicit módszer és mennyiben tér el az implicit módszer?

31 46) Ismertesse a határréteg tranzíció négy lehetséges okát és mutassa be a tranzíció folyamatát!

32 47) Ismertesse a Reynolds-átlagolás módszerét, a mezőváltozók felbontását és a Reynoldsátlagolt Navier-Stokes egyenletet! Írja fel a Reynolds-feszültségtenzor komponenseit!

33 48) Ismertesse a keveredési úthossz modellt! Hogyan fejezhető ki a turbulens viszkozitás a keveredési úthossz modell alapján? 49) Milyen rétegekből áll a turbulens határréteg? Mely rétegekben tekinthető állandónak a csúsztatófeszültség?

34 50) Vezesse le viszkózus alapréteg és a logaritmikus réteg sebességmegoszlását leíró dimenzió nélküli profilokat! y+ értéke milyen tartományba esik ezekben a rétegekben? 51) A határréteg egyenlet numerikus megoldása esetében hogyan alkalmazható a keveredési úthossz modell? Ismertesse az Escudier-korrelációt!

35 52) Adja meg a hőtranszportot és az anyagátadást leíró transzportegyenletek stacionárius, turbulens határrétegre alkalmazható alakjait. Definiálja a hőmérsékletvezetési tényezőt, a Prandtl-számot és a Schmidt-számot! 53) Definiálja az ellenállás tényezőt és a felhajtóerő tényezőt, megadva az erők irányát!

36 54) Rajzolja fel jellegre helyesen a felhajtóerő tényező és az ellenállás tényező változását állásszög függvényében! Hol található ezen a diagramon az üzemi pont fel és leszálláskor, valamint utazósebességnél? Mi a két legfontosabb aerodinamikai követelmény a repülőgépek szárnyprofiljaival szemben? 55) Mikor célszerű késleltetni a határréteg tranzícióját és milyen módszerekkel érhető el? Ránézésre hogyan különböztethetők meg a lamináris szárnyprofilok a hagyományos szárnyprofiloktól?

37 56) Hogyan késleltethető a határréteg leválása repülőgép szárnyak esetében? Mutasson be három lehetséges módszert!

38 57) Miért fontos a közúti járművek homlokfelületének lekerekítése? Mutassa be rajzon az áramvonalak alakját és az erők irányát! 58) Miért válik le a határréteg a homlokfali lekerekítés után? Hogyan csökkenthető a leválási buborék mérete?

39 59) Rajzon szemléltesse az autóbuszok esetében alkalmazható homlok-spoilert és a körülötte kialakuló áramvonalakat! Mi a megoldás gyakorlati előnye a lekerekítéssel szemben? 60) Jellegre helyesen rajzolja fel, hogyan függ a kúpos testek ellenállása a kúpszögtől! Miből adódik az erő változása? Hogyan alkalmazható ez a tapasztalat járművek ellenállásának csökkentésére?

40 61) Milyen hossz esetében legkisebb egy tengely irányában megfújt henger ellenállás tényezője? Milyen hatások okozzák az ellenállás csökkenését? Rajzolja fel az áramvonalakat! 62) Rajzolja fel egy szabadsugár áramvonalait és a lassuló szakasz sebességprofilját! Mik a szabadsugár áramlás fő jellemzői?

41 63) Hogyan számítható az impulzusáram hengeres szabadsugár és sík szabadsugár esetében? Hogyan változik a térfogatáram és maximális sebesség a fúvókától mért távolság függvényében? 64) Ismertesse a Coanda-effektust! Mi okozza? Adjon alkalmazási példát!

42 65) Rajzolja fel egy oldalbefúvásos kapulégfüggöny szerkezetét és a kialakuló áramvonalakat! Rajzolja fel az impulzusáramok és a nyomásból származó erő irányát! Milyen kapcsolat adódik a nyomáskülönbség, a sebesség és a fő méretek között az impulzustétel alapján? 66) Definiálja a légfüggönyök esetében alkalmazott dimenziótlan nyomáskülönbséget, szélességi paramétert és zárási tényezőt! Hogyan függ a teljes záráshoz tartozó dimenziótlan nyomáskülönbség a szélességi paramétertől az egyszerű elmélet alapján? Jellegre helyesen mutassa be, hogyan változik a zárási tényező a dimenziótlan nyomáskülönbség függvényében!

43