TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés... 9 Köszönetnyilvánítás A tankönyv és használata FEJEZET: A FOLYADÉKOK SAJÁTOSSÁGAI, AZ ÁRAMLÁSTANBAN

Átírás

1 TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés... 9 Köszönetnyilvánítás A tankönyv és használata FEJEZET: A FOLYADÉKOK SAJÁTOSSÁGAI, AZ ÁRAMLÁSTANBAN ALKALMAZOTT FIZIKAI MENNYISÉGEK ÉS LEÍRÁSUK lecke: A folyadékok és a szilárd anyagok összehasonlítása ( A szilárd test és a folyadék deformációja, Newton viszkozitási törvénye, Viszkozitás, a folyadékok néhány tulajdonsága) Feladatok lecke: A folyadékok néhány tulajdonsága, az ideális folyadék ( Gázok, gızök, cseppfolyós közegek, A gáztörvény, A kavitáció, A közegek viszkozitásának magyarázata, Az ideális folyadék) Feladatok lecke: A folyadékok áramlásának leírása ( A sőrőség, A nyomás, Az áramlási sebesség, Erıterek) Feladatok lecke: Mőveletek skalár- és vektorterekkel ( A skalárterek megváltozásának jellemzése, A vektorterek megváltozásának jellemzése, A vektortér divergenciája és rotációja, Vektorterek potenciálja) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: KINEMATIKA ÉS A FOLYTONOSSÁG TÉTELE lecke: Pálya, áramvonal, nyomvonal, áramlások idıfüggése, áramlások szemléltetése ( Néhány meghatározás, Stacionárius és instacionárius áramlások, Az áramlások szemléltetése) Feladatok lecke: A potenciálos örvény ( Az örvény áramképe, A sebességtér rotációja, A potenciálos örvény sebességtere, A sebességi potenciál) Feladatok lecke: A kis folyadékrész mozgása, a Laplace-differenciálegyenlet ( A deriválttenzor felbontása, A folyadékhasáb mozgása, deformációja, A Laplace-differenciálegyenlet) Feladatok lecke: A folytonosság (kontinuitás) tétele ( A folytonosság tétele, A folytonosság tételének alkalmazása áramcsıre, Átlagsebesség és térfogatáram számítás csıben, Jellemzık lokális és konvektív megváltozása, Az áramfüggvény) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: AZ EULER-EGYENLET ÉS A BERNOULLI-EGYENLET lecke: A folyadékrészek gyorsulása ( A folyadékrész lokális és konvektív gyorsulása, A konvektív gyorsulás kifejezésének átalakítása, Áramlás konfúzorban) Feladatok lecke: Az Euler-egyenlet ( Az Euler-egyenlet levezetése elemi folyadékrészre ható erık vizsgálatával, Az Euler-egyenlet különbözı alakjai és alkalmazásuk a folyadéktér leírására, Az Euler-egyenlet levezetése egy elúszó folyadékrész vizsgálatával) Feladatok lecke: A Bernoulli-egyenlet, a statikus nyomás, a dinamikus nyomás és az össznyomás ( Az Euler-egyenlet vonalmenti integrálja: a Bernoulli-egyenlet, A Bernoulli egyenlet egyszerősítésének lehetıségei, A statikus, a dinamikus és az össznyomás) Feladatok lecke: Az Euler-egyenlet természetes koordináta-rendszerben ( A természetes koordináta-rendszerben felírt komponensegyenletek, Alkalmazások) Feladatok

2 Fejezetzáró feladatok Megoldások FEJEZET: ALKALMAZÁSOK lecke: Hidrosztatika, gyorsuló tartály ( A hidrosztatika alapegyenlete, Nyomás változása tartályban, Az erıtér és a folyadékfelszín helyzete) Feladatok lecke: Kémény statikus huzata, függıleges gázvezeték, gyorsuló kocsi és forgó edény ( A statikus huzat számítása, Függıleges gázvezeték, Gyorsuló kocsi, forgó edény) Feladatok lecke: Nyomásváltozás forgó edényben, a Venturi-csı ( A nyomás változása forgó edényben, Térfogatáram-mérés Venturi-csıvel) Feladatok lecke: Kiömlés tartályból, izotermikus atmoszféra ( Kiömlés tartályból, Az izotermikus atmoszféra) Feladatok lecke: Testek úszása, a mélyvízi hullám, radiális ventilátor, Euler-turbinaegyenlet (4.5.1.Testek úszása, Mélyvízi hullám, Radiális ventilátor, Euler-turbinaegyenlet) Feladatok Fejezetzáró feladatok Megoldások FEJEZET: ÖRVÉNYTÉTELEK lecke: A Thomson-tétel és alkalmazása ( A Thomson-tétel levezetése, Indulási és megállási örvény, A sebességmegoszlás egyenletesítése, Áramlás víztároló medencében, Örvényes áramlások leírása áramfüggvény segítségével) Feladatok lecke: Helmholtz I. és II. tétele és alkalmazásuk ( Helmholtz I. tétele, Helmholtz II. tétele, Alkalmazások) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: ÁRAMLÁSTANI MÉRÉSEK lecke: A felületi feszültség ( A felületi feszültség jellemzése, A felületi feszültség által okozott túlnyomás, A folyadékcseppek alakja, A kapilláris felemelkedés) Feladatok lecke: A nyomás mérése ( Az U-csöves mikromanométer, A fordított U-csöves mikromanométer, A relatív hiba csökkentésének lehetıségei, Rugalmas test deformációján alapuló mőszerek, Gyakorlati nyomásmérési problémák) Feladatok lecke: A sebesség és a térfogatáram mérése ( A sebesség mérése a dinamikus nyomás mérése alapján, Egyéb sebesség-mérési módszerek, A térfogatáram-mérés, Térfogatárammérés szőkítıelemmel, A sebességmérésen alapuló térfogatáram-mérés) Feladatok Lecke: Szélcsatornák és szélcsatorna vizsgálatok ( A szélcsatornák alkalmazásának célja, A szélcsatornák típusai sebesség és elrendezés szerint, A szélcsatornák szerkezeti elemei, mérıtér kialakítások, A szélcsatorna mérések gyakorlata) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: AZ IMPULZUSTÉTEL ÉS ALKALMAZÁSAI lecke: Az impulzustétel és az impulzusnyomatéki tétel ( Az impulzustétel, Szilárd test az ellenırzı felületben, Az impulzusnyomatéki tétel, Az impulzustétel alkalmazása: az álló és mozgó síklapra ható erı) Feladatok lecke: A Borda-féle kifolyónyílás, a Borda-Carnot átmenet és az

3 Euler-turbinaegyenlet ( A Borda-féle kifolyónyílás, a folyadéksugár kontrakciója, A nyomás változása a Borda-Carnot átmenetben, A csıtoldatra ható erı, Az Euler-turbinaegyenlet) Feladatok lecke: A Pelton-turbina és a szárnyrács egy elemére ható erı számítása ( A Pelton-turbina, A szárnyrácsra ható erı) Feladatok lecke: A féltestre ható erı, a légcsavar, a szélkerék és a hófogó rács ( A féltestre ható erı, A légcsavar sugárelmélete, A szélkerék, A hófogó rács) Feladatok lecke: Szabadsugarak ( Hengeres szabadsugár, Sík szabadsugár) Feladatok lecke: Légfüggönyök mőködése ( Nyomásviszonyok üzemcsarnokokban, A kapulégfüggönyök mőködése) Feladatok lecke: Allievi elmélete, a sekélyvízi hullám ( Nyomáshullámok csıvezetékben, a folyadékoszlop megrövidülése, A nyomáshullám amplitúdója és terjedési sebessége, A nyomáshullámok terjedése csıben, A sekélyvízi hullám terjedési sebessége) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: A SÚRLÓDÁSOS KÖZEGEK ÁRAMLÁSA lecke: A nemnewtoni közegek és a newtoni közegekre vonatkozó mozgásegyenlet ( A nemnewtoni közegek, A mozgásegyenlet, A feszültségállapot és a sebességtér jellemzıi közötti kapcsolat, A mozgásegyenlet legáltalánosabb alakja newtoni közegekre) Feladatok lecke: A Navier-Stokes-egyenlet és néhány alkalmazása ( A Navier-Stokes-egyenlet, A Couette-áramlás, Lamináris (réteges) áramlás csıben, Az örvénytranszport egyenlet) Feladatok lecke: Lamináris és turbulens áramlások ( A Reynolds-féle kísérlet, laminális és turbulens áramlások, A turbulens áramlások jellemzése, Az idıbeli átlagokra vonatkozó mozgásegyenlet, A látszólagos feszültségek) Feladatok lecke: A turbulens áramlások numerikus szimulációja ( A turbulens áramlások jellemzıi, A mozgásegyenlet megoldása A turbulenciamodellek és jellemzıik, Áramlások numerikus szimulációja) Feladatok lecke: Az áramlások hasonlósága és a hasonlóság feltételei ( Az áramlások hasonlósága, Az áramlások hasonlóságának feltételei, A hasonlósági számok és alkalmazásuk, A hasonlósági számok elıállítása erık hányadosaiként) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: HATÁRRÉTEGEK lecke: Határrétegek, a keveredési úthossz, az univerzális faltörvény ( A határrétegek jellemzıi, A határréteg-egyenlet, A keveredési úthossz modell, Sebességmegoszlás a turbulens határrétegben) Feladatok lecke: A határréteg jellemzıi, kiszorítás, hı-, anyag- és impulzusátadás ( A csıben kialakuló turbulens határréteg néhány jellemzıje, A határréteg áramlás irányú fejlıdése, A határréteg kiszorítási vastagsága, Hı- és anyagátadás a határrétegben) Feladatok lecke: A határréteg leválás és a szekunder áramlások keletkezése ( A határrétegben csúsztatófeszültségek keletkeznek, A határréteg leválása,

4 Áramlás körhenger körül, Áramlás diffúzorban és a patkóörvény, A leválás megszüntetése, befolyásolása, A határréteg szekunder áramlást okoz) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: HIDRAULIKA lecke: Súrlódási veszteség, dimenzióanalízis ( A súrlódási veszteség, A dimenzióanalízis, A dimenzióanalízis alkalmazása) Feladatok lecke: A csısúrlódási veszteség, összenyomható közeg áramlása csıben, áramlás nyílt felszínő csatornában ( A csısúrlódási veszteség, Érdes csövek, Nem kör keresztmetszető csövek, Beömlési veszteség, veszteségtényezı, Összenyomható közeg áramlása csıben, Áramlás nyílt felszínő csatornákban) Feladatok lecke: Csıidomok áramlási vesztesége ( A Borda-Carnot átmenet, A kilépési veszteség, Szelepek, tolózárak, csappantyúk, Hirtelen keresztmetszet-csökkenés, Diffúzor, Csıívek, könyökök) Feladatok lecke: Alkalmazási példák ( Házi vízellátó rendszer szivattyújának kiválasztása, Áramlás Hidr. veszt. összefoglalása tartályokat összekötı csıben) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: AZ ÁRAMLÁSBA HELYEZETT TESTEKRE HATÓ ERİ lecke: Az áramlási eredető erı keletkezése, a körhengerre ható erı ( Az áramlási eredető erık keletkezése, A körhengerre ható áramlási erı, Nem kör keresztmetszető hengerekre, lemezcsíkra, gömbre ható áramlási eredető erı) Feladatok lecke: Szárnyakra és hasábra ható áramlási eredető erık, a szemcsedinamika alapjai ( Áramlásba helyezett szárny, Hasábra ható áramlási erı, Porszemcsék süllyedési sebessége és mozgásuk áramló gázokban) Feladatok lecke: Közúti jármővek áramlástanának alapjai ( A jármőáramlástan feladatai és megközelítései, A jármő karosszériák körüli áramlási tér felosztása, a homlokfali ellenállás és csökkentése, A hátfali, a karosszéria alatti és az oldalfali ellenállás, Autóbuszok, kamionok körüli áramlás) Feladatok Fejezet záró feladatok Megoldások FEJEZET: ÖSSZENYOMHATÓ KÖZEGEK ÁRAMLÁSA, GÁZDINAMIKA, AZ AKUSZTIKA ALAPJAI lecke: Az energiaegyenlet, a statikus, a dinamikus, és az összhımérséklet, a Bernoulli-egyenlet alkalmazása ( Az energiaegyenlet, A statikus, a dinamikus és az összhımérséklet, A Bernoulli-egyenlet összenyomható gázokra) Feladatok lecke: A hang terjedési sebessége, összenyomható közegek áramlásának hasonlósága, a hullámok terjedése ( A hang terjedési sebessége, Áramlások hasonlósága összenyomható közegek esetén, A hullámok terjedése) Feladatok lecke: Gázok kiömlése tartályból, a Laval-csı ( Kiömlés tartályból, Áramlás Laval-csıben) Feladatok lecke: A hullámegyenlet, a hangnyomás és a hangteljesítmény ( A hullámegyenlet, Hangteljesítmény, hangnyomás, intenzitás) Feladatok

5 12.5. lecke: Szintek, a hang spektrális jellemzése, irányítottság ( Szintek, Mőveletek szintekkel, A zaj spektrális jellemzése, Irányítottság) Feladatok Fejezetzáró feladatok Megoldások Fejezetzáró feladatok megoldásai Magyar angol német áramlástani szótár Német magyar áramlástani szótár Angol magyar áramlástani szótár Név- és tárgymutató Hivatkozott irodalom Ajánlott irodalom Labor gyakorlatok: két fıs csoportok Kis csatorna 1., 2., 3. LDA: mérés határrétegben sima és két különbözı érdesség, turb.generátorok. lamináris, turbulens határréteg, fali csúsztatófeszültség, sebesség meghatározása, összehasonlítás közelítı összefüggésekkel, nyomáscsökkenéssel 4. Kis Prandtl csı: egyszerősített autó modell (B oszlopnál levágva), ellenállás erı mérés, homlokfal fölötti gyorsuló áramlásban sebesség, össz- és statikus nyomás megoszlás mérés. Nyomásmegoszlás mérés a leválási buborékban, homlokfali ellenállás becslése. 5. Nyíróréteg szabályozás: körhenger elıtt körlapok, kúpok, kerítés, lépcsı, erımérés, szemléltetés Mérıkocsik 6. Hıdrót mérés hengeres szabadsugárban: sebességmegoszlás, v z v r látsz. fesz. mérése, sebességmegoszlás számítása 7. Dinamikus nyomás mérés sík szabadsugárban sebességmegoszlás, max. sebesség változása 8. Sík szabadsugár elhajlása nyomáskülönbség hatására, légfüggöny. 9. Nyomásmegoszlás és nyomáskülönbség ingadozás (ellenállás és oldalerı) mérés szabadsugárba helyezett henger (véglappal) körbeforgatásával, turbulenciagenerátor, splitter plate hatása Nagy szélcsatorna 10. Utca kanyon örvény és utca csatorna áramlás megfigyelése, milyen megfúvási szög tartományban keletkeznek? Hogy mennek át egymásba? 11. Nyíróréteg szabályozás két test kölcsönhatása teherautó modell 12. Szennyezık felemelkedése magas épületek mögött: turbulens diffúzió a leválási buborékban. 13. Határréteg vastagodása sima fal fölött, kis sebességnél elıször lamináris, majd turbulens határréteg, sebességmegoszlás mérése. 14. Határréteg vastagodása érdességi elemek fölött: turbulens határréteg, turbulens diffúzió. 15. Henger körüli áramlás örvényleválás frekvenciája, Stouhal szám. 16. Emberi testre ható erı, különbözı testtartásokban, Reynolds szám hatás, 17. Két ember, egy ember, távolság hatása, nyíróréteg szabályozás 18. Leválási buborék szemléltetése, a depresszió mérése a leválási szög függvényében (doboz a szélcsatornában kiegészítésekkel)

6 19. Piros testre ható ellenállás erı mérése a szélcsatornában