06.05.2010
Mechanika Płynów - Inżynieria Środowiska. Semestr 4, 2009/20010
Prowadzący zajęcia: dr hab. n/t Ryszard Ewertowski
Zakres tematyczny wykładów (omówione dotychczas zagadnienia)
24.02.2010
Przepływ swobodny - cz.1
Przeplywy swobodne-liczby kryterialne Fr, Re, Eu, St,
Klasyfikacja ruchu wody w przepływie swobodnym,
Opis ruchu ustalonego i nieustalonego w korytach naturalnych,
Równania ruchu Naviera-Stokesa i Reynoldsa - omówienie ogólne,
Równania Saint-Venanta dla 1-W ruchu nieustalonego,
Rozkłady prędkości w przekroju poprzecznym,
Ruch ustalony w korytach otwartych - równanie Chezy,
Wzory na współczynnik prędkości C do równania Chezy (wzór Manninga, Bazina, Agroskina, itp)
Rola współczynnika szorstkości Manninga (n),
Równanie Bernoulliego dla koryt otwartych (+ wzór na straty energii),
Równanie krzywej spiętrzenia i krzywej depresji,
04.03.2010
Przepływ swobodny - cz.2
Ruch ustalony jednostajny - ze wzoru Chezy - klasyfikacja typów przekrojów
Przelewy - kryteria podziału przelewów na różne typy (klasyfikacja przelewów)
Przelewy - wydatek przelewu o ostrej krawędzi niezatopionego i zatopionego (3 wzory na Q),
Współczynniki wydatku przelewu - ogólne omówienie,
Wydatek przelewu o szerokiej koronie,
Przelewy miernicze - charakterystyki przepływów,
Przelewy boczne,
11.03.2010
Przepływ swobodny - cz.2
Wymiarowanie kanałów - ogólne uwagi,
Obliczanie wydatku w kanałach o przekrojach złożonych,
Metoda wyznaczania Q w przekrojach naturalnych,
Krzywa wydatku Q=f(H) - metoda pomiaru na wodowskazach,
Wzory na przybliżenia krzywej wydatku (Harlachera, Bubendeya, Smolika),
Charakterystyczne punkty krzywej wydatku (od kształtu przekroju),
Zależność kształtu krzywej wydatku od profilu przekroju poprzecznego,
Źródła niejednoznaczności krzywej wydatku,
Histereza krzywej wydatku w zależności od fali powodziowej,
Wpływ zalodzenia i zarastania koryta na krzywą wydatku,
Krzywa wydatku dla koryt trapezowych (prostych i złożonych) ze wzoru Chezy,
Zastępczy współczynnik szorstkości dla hydraulicznego wyznaczania Q=f(H).
18.03.2010
Energia strumienia2
Energia własna strumienia - wzór i interpretacja,
Metoda wykreślna wyznaczania energii własnej E,
Warunek ruchu krytycznego (na hkr) - dwie metody uzyskiwania tego samego kryterium - minimum E przy danym Q oraz maximum Q przy danym E,
Liczba Fr i jej wykorzystanie przy określaniu ruchu nad- i podkrytycznego,
Obliczanie hkr dla przekroju prostokątnego, trójkątnego i parabolicznego
Metoda wyznaczania spadku krytycznego Ikr - połączenie warunku na ruch krytyczny z równaniem Chezy,
Zmiana reżimów ruchu jednostajnego - przejście z ruchu spokojnego w rwący,
Zmiana reżimów ruchu jednostajnego - przejście z ruchu rwącego w spokojny - odskok Bidone'a.
25.03.2010
Odskok hydrauliczny i krzywa spiętrzenia
Przyczyny powstawania odskoku hydraulicznego,
Założenia dla wyprowadzenia wzorów obliczeniowych dla odskoku,
Wyprowadzenie równania na głębokości sprzężone,
Wzory na stratę energii odskoku i na długość odskoku,
Wyznaczenie równania dla pierwszej głębokości sprzężonej z warunków przed odskokiem (np. na tamie),
Przesuwanie i zatapianie odskoku, metody zatapiania odskoku,
Rodzaje odskoków (w zal. od liczby Fr),
Wizualizacja odskoku w laboratorium wodnej,
Odskok przy budowlach hydrotechnicznych,
Krzywa spiętrzenia i depresji - ogólna postać różniczkowa,
01.04.2010
Krzywa spiętrzenia
Krzywa spiętrzenia i depresji - ogólna postać różniczkowa (powt),
Metody uproszczone dla KS i KD (Rullmanna, Tolkmita, Haponowicz),
Metoda obliczeniowa krzywych spiętrzenia/depresji od przekroju do przekroju z równania Bernoulliego,
Bezpośrednia metoda numeryczna rozwiązania równania KS/KD.
Przepływ pod mostami
Ogólne założenia dotyczące zagadnienia przepływu pod mostem (sumaryczna szerokość światła mostu Bm, prędkość rozmywająca, itp.),
Zależność na Bm i rodzaje ruchu pod mostem,
08.04.2010
Przepływ pod mostami - cd.
Wyjściowe oszacowanie Bm i rodzaje ruchu pod mostem,
Prędkość krytyczna pod mostem (vk),
Wzór na światło mostu Bm w reżimie nadkrytycznym i krytycznym
Równanie na głębokość napiętrzenia w reżimie krytycznym i sposób jego rozwiązania
Ruch nieustalony w korytach otwartych
Ruch nieustalony szybki - fala napełnienia, spiętrzenia, obniżenia i opróżnienia,
Przykłady występowania takich fal (praca śluz, awaria tam, itp.)
Wzory na prędkość czoła fali,
Zagadnienie obliczania maksymalnego poziomu czoła fali - ogólne omówienie,
Wolnozmienny ruch nieustalony w korytach (np. fale powodziowe),
Równania Saint-Venanta opisujące nieustalony ruch wolnozmienny
15.04.2010
Ruch nieustalony w korytach otwartych - cd.
Równania Saint-Venanta - potrzebne warunki brzegowe i początkowe,
Numeryczne metody rozwiązania równań Saint-Venanta - ogólne omówienie i wyjaśnienie istoty prostej metody różnic skończonych,
Czasoprzestrzeń x - t obszaru rozwiązania i jej relacja z warunkami brzegowymi i początkowymi,
Modele jedno-wymiarowe (1W) symulacji ruchu nieustalonego,
Omówienie modelu RiNFlow i przykład jego zastosowania dal sieci rzecznej dolnej Odry,
Schemat obliczeniowy Odry i cieśnin morskich,
Przykłady warunków brzegowych i wymuszających (ciśnienie, wiatr),
Baza danych o geometrii przekrojów i parametry obliczeniowe modelu - ogólne omówienie,
Przykłady wyników - symulacje fali powodziowej w 1997 r i koncepcje modelowe włączania zbiorników retencyjnych na rzekach górskich,
Chwilowy profil podłużny zwierciadłw wody dla różnych chwil okresu przejścia fali powodziowej.
22.04.2010
Filtracja cz.1.
Strefy i parametry filtracji,
Rodzaje ruchu wody w ośrodkach porowatych,
Współczynnik filtracji k , wzór Hazena,
Prawo Darcy'ego - wzór, doświadczenie i interpretacja,
Dalsze omówienie współczynnika filtracji- wzory empiryczne,
Warstwa wodonośna (struktura), zwierciadło piezometryczne,
Równanie 1-W przepływu nieustalonego w warstwie wodonośnej - r. Boussinesque'a,
Linearyzacje równ. Boussinesque'a
Nast. zag: filtracja przez zapory.
29.04.2010
Filtracja cz.2.
Filtracja przez zapory - rola filtracji, cele obliczeń filtracji dla budowli ziemnych,
Założenia do obliczeń filtracji (m. in. Prawo Darcy) , składowe wektora prędkości filtracji w 3-W,
Równanie ciągłości filtracji (przy wykorzystaniu prawa Darcy - przejście do równania Laplace'a dla H(x,y,z)a filtracji
Filtracja ustalona - siatka hydrodynamiczna,
Obliczanie różnych wielkości pochodnych z siatki hydrodynamicznej (czyli z rozwiązania H(x,y,z) równania Laplace'a: gradient filtracji, prędkość filtracji, przepływ filtracyjny, całkowita strata filtracyjna,
Filtracja ustalona - niejednorodny współczynnik filtracji k=k(x,y,z),
Ciśnienie porowe w obszarze filtracji,
Rozwiązania przybliżone filtracji (m. in. dla obszaru pomiędzy rowami drenażowymi)
Filtracja nieustalona - ogólne omówienie,
Równanie ciągłości przepływu filtracyjnego w 1_W - zastosowanie dla obszaru między rowami.
06.05.2010
Filtracja cz.3.
Filtracja w obszarze studni - ruch osiowo-symetryczny,
Wzór na dopływ do studni dla filtracji pod ciśnieniem i filtracji swobodnej,
Wzór na kształt swobodnego zwierciadła (H(r)) dla filtracji pod ciśnieniem i filtracji swobodnej,
Wpływ granic warstw wodonośnych na kształt krzywej depresji, linii ekwipotencjalnych i linii prądu,
Ogólne różniczkowe równanie filtracji (3W) w wariantach: filtracja ustalona (równanie Laplace'a) , ruch nieustalony wód podziemnych ku swobodnej powierzchni (równanie Boussinesqe'a), nieustalony jednorodny ruch cieczy w warstwie naporowej (równanie Fouriera),
Podział równań ze względu na typ (ruch ustalony - eliptyczne, filtracja obszarowa ze swobodnym zwierciadłem wody - paraboliczne, filtracja obszarowa pod ciśnieniem - paraboliczne nieliniowe,
Warunki graniczne (brzegowe) - zagadnienie Dirichleta i von Neumana.
……………………
1