KJR-C2003 MAE130A UCI ME336 UTSA Summer2015 Lecture 01 Mitä tarkoittaa fluidi?

Samankaltaiset tiedostot
KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai :00-12:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

7. Differentiaalimuotoinen jatkuvuusyhtälö. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

0. Johdatus virtausmekaniikkaan ( , 1.11, 23 s.)

9. Kitkaton virtaus ja potentiaaliteoria. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Kertaus 3 Putkisto ja häviöt, pyörivät koneet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Chapter 1. Preliminary concepts

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, pe :00-17:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai klo 12:00-16:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

0. Johdatus virtausmekaniikkaan. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Viikon aiheena putkivirtaukset

14. Putkivirtausten ratkaiseminen. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

4. Kontrollitilavuusajattelu ja massan säilyminen. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

15. Rajakerros ja virtaus kappaleiden ympäri. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

11. Dimensioanalyysi. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p).

12. Mallikokeet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

(c) Kuinka suuri suhteellinen virhe painehäviön laskennassa tehdään, jos virtaus oletetaan laminaariksi?

(a) Potentiaali ja virtafunktiot saadaan suoraan summaamalla lähteen ja pyörteen funktiot. Potentiaalifunktioksi

17. Pyörivät virtauskoneet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

MUISTIO No CFD/MECHA pvm 22. kesäkuuta 2011

Kuva 1. Virtauksen nopeus muuttuu poikkileikkauksen muuttuessa

Hydrauliikka: kooste teoriasta ja käsitteistä

(b) Määritä pumpun todellinen nostokorkeus, jos pumpun hyötysuhde on 65 %. 160 mm. 100 mm. 650 rpm. Kuva 1: Tehtävän asettelu.

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

,-xrt:lrw. Losses: apr,i"rio., : (f *) + pv2 and, apr*, : Kr*, L. Power: P:LpQ. Ef :*,,r(r'r f)*, -l,in(t* f),, Ensimmäinen välikoe. pv, g.o4.

3. Bernoullin yhtälön käyttö. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu.

PHYS-A3121 Termodynamiikka (ENG1) (5 op)

Luento 16: Fluidien mekaniikka

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

PHYS-A3121 Termodynamiikka (ENG1) (5 op)

4. Putkivirtaus 4. PUTKIVIRTAUS. 4.1 Virtauslajit ja Reynoldsin luku. 4.2 Putkivirtauksen häviöt

Chapter 5. Life in the Slow Lane: The Low Reynolds-Number World


KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet, tentti

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

Luku 5 KONTROLLI- TILAVUUKSIEN MASSA- JA ENERGIA-ANALYYSI

Matemaattisesta mallintamisesta

Virtaus ruiskutusventtiilin reiästä

Luvun 12 laskuesimerkit

Fluidi virtaa vaakasuoran pinnan yli. Pinnan lähelle muodostuvan rajakerroksen nopeusjakaumaa voidaan approksimoida funktiolla

Luento 16: Fluidien mekaniikka

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

WAKE-profiilin kehittelyä

LUKU 17 KOKOONPURISTUVA VIRTAUS

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

2 Staattinen sähkökenttä Sähkövaraus ja Coulombin laki... 9

LTP++ Virtausopin perusteet. Pauli Jaakkola

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

ELEC-A3110 Mekaniikka (5 op)

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet Kurssiesite

Luvun 5 laskuesimerkit

1 1 Johdanto Tassa muistiossa on tarkasteltu totuudenmukaisempien nopeuden, turbulenssin kineettisen energian ja dissipaation jakaumien kayttoa suutin

Venttiilin painehäviön mittaus

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

Demo 5, maanantaina RATKAISUT

SMG-4500 Tuulivoima. Kolmannen luennon aihepiirit ILMAVIRTAUKSEN ENERGIA JA TEHO. Ilmavirtauksen energia on ilmamolekyylien liike-energiaa.

Luento 8: Liikemäärä ja impulssi. Liikemäärä ja impulssi Liikemäärän säilyminen Massakeskipiste Muuttuva massa Harjoituksia ja esimerkkejä

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

DYNAMIIKKA II, LUENTO 6 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

Tarkastellaan tilannetta, jossa kappale B on levossa ennen törmäystä: v B1x = 0:

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Nesteen ominaisuudet ja nestetilavuuden mallinnus

Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

53714 Klassinen mekaniikka syyslukukausi 2010

0. Johdatus kurssiin. Ene Kitkallinen virtaus

SMG-4500 Tuulivoima. Ensimmäisen luennon aihepiirit. Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET

Liite F: laskuesimerkkejä

Luvun 5 laskuesimerkit

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 6: Liikemäärä ja impulssi

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

DYNAMIIKKA II, LUENTO 7 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

HYDRAULITEKNIIKKA. Lappeenrannan teknillinen yliopisto Konetekniikan osasto Mekatroniikan ja virtuaalisuunnittelun laboratorio

SMOOTHED PARTICLE HYDRODYNAMICS VIRTAUSMEKANIIKAN SIMULAATIOISSA JOONAS KORHONEN 14. ELOKUUTA 2016 PRO GRADU -TUTKIELMA OHJAAJAT: KEIJO MATTILA

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet Kurssiesite 2018

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet, tentti (esimerkki)

Dissipatiiviset voimat

Max. nostokorkeus Teho (kw) LVR V , Hz ~ 220 V G1. LVR V , Hz ~ 380 V G1

Puhtaan kaasun fysikaalista tilaa määrittävät seuraavat 4 ominaisuutta, jotka tilanyhtälö sitoo toisiinsa: Paine p

1 Johdanto Mikä tämä kurssi on Hieman taustaa Elektrodynamiikan perusrakenne Kirjallisuutta... 8

Ideaalikaasulaki. Ideaalikaasulaki on esimerkki tilanyhtälöstä, systeemi on nyt tietty määrä (kuvitteellista) kaasua

Luento 7: Voima ja Liikemäärä. Superpositio Newtonin lait Tasapainotehtävät Kitkatehtävät Ympyräliike Liikemäärä

DYNAMIIKKA II, LUENTO 5 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

Termodynamiikka. Termodynamiikka on outo teoria. Siihen kuuluvat keskeisinä: Systeemit Tilanmuuttujat Tilanyhtälöt. ...jotka ovat kaikki abstraktioita

Liikemäärän säilyminen Vuorovesivoimat Jousivoima

Luento 9: Pyörimisliikkeen dynamiikkaa

ELEC-A3110 Mekaniikka (5 op)

Kerrataan harmoninen värähtelijä Noste, nesteen ja kaasun aiheuttamat voimat Noste ja harmoninen värähtelijä (laskaria varten)

1.4. VIRIAALITEOREEMA

Ei-inertiaaliset koordinaatistot

Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa

KERTAUSTEHTÄVIÄ KURSSIIN A-01 Mekaniikka, osa 1

Transkriptio:

KJR-C2003 MAE130A UCI ME336 UTSA Summer2015 Lecture 01 Mitä tarkoittaa fluidi? Intro Fluid Mechanics Mitkä lait pitää toteutua virtauksessa? Aineominaisuudet Viskositeetti, liukumattomuusehto Leikkausjännitys ja Newtonilainen fluidi 0. Johdatus virtausmekaniikkaan 1. Levossa oleva fluidi ja paine Lecture 02 Viskositeetti (osittain sama kuin Lecture 01) Kahden kerroksen virtaus Epä-newtonilainen fluidi Puristuvuus Lecture 03 Lecture 04 Lecture 05 Hydrostatiikka Fluidielementti Pascalin laki Painevoima Hydrostaattinen paine Puristuvan fluidin paine (ideaalikaasulla) Standardi-ilmakehän paine Absoluuttinen paine, manometripaine Manometrin periaate Voima levossa olevassa fluidissa Voimakeskiö levossa olevassa fluidissa Voima kaarevalla pinnalla Esimerkki voiman laskennasta upotetulle kappaleelle Uppouman nostovoima Kiinteän kappaleen liikkeen vaikutus paineeseen Fluid Properties Fluid Properties Fluid Statics 1 Fluid Statics 2 Fluidin määritelmä Virtauksen luokittelu Liukumattomuusehto Viskoosi virtaus Laminaari virtaus Turbulentti virtaus Reynoldsin luku Machin luku Systeemi Suureet ja yksiköt Dimensiohomogeenisuus Yksikkömuunnokset Massa Newtonin toinen laki Painovoima Putoamiskiihtyvyys Paino Merkitsevät numerot Kontinuumi Tiheys Ominaispaino Ideaalikaasulaki Lämpötila (eri asteikot) Paine (eri määritelmät) Ilmapuntari Manometri Bourdon-kaarellinen painemittari Ilman paine renkaassa Paineen yksiköt Höyrypaine Kavitaatio Äänennopeus Machin luku Newtonilainen fluidi Dynaaminen viskositeetti Pintajännitys Tensidi Kapillaariset ilmiöt Kontinuumi Tiheys Ominaispaino Ideaalikaasulaki Lämpötila (eri asteikot) Paine (eri määritelmät) Ilmapuntari Manometri Bourdon-kaarellinen painemittari Ilman paine renkaassa Paineen yksiköt Höyrypaine Kavitaatio Äänennopeus Machin luku Newtonilainen fluidi Dynaaminen viskositeetti Pintajännitys Tensidi Kapillaariset ilmiöt Hydrostaattinen paine Pascalin laki Hydrostaattinen voima vaakapinnalle Hydrostaattinen voima pystypinnalle Painekeskiö Voimakeskiö Hydrostaattinen voima tasopinnalle Pintahitaus Yhdensuuntaisten akseleiden sääntö Laskuesimerkki (pystysuora levy) Voima kaarevalle pinnalle Laskuesimerkki (kaareva pinta) Laskuesimerkki (kaareva astia) Uppouman nostovoima Laskuesimerkki (uppouman nostovoima) Hydrostaattinen paine kiihtyvässä liikkeessä Hydrostaattinen paine pyörivässä liikkeessä Laskuesimerkki (pyörivä astia)

Lecture 06 Lecture 08 Virtaviivat Nopeuskenttä Ajastariippumaton virtaus Virtaviivakoordinaatit Bernoullin yhtälön johto Liikeyhtälö virtaviivan normaalin suuntaan Kysymyksiä aiemmista aiheista Paine virtaviivojen poikki Venturi-putki ja virtaaman mittaaminen Bernoullin yhtälön käyttö (tankki ja vapaa suihku) Vena contracta -ilmiö Kavitaatio Fluid Kinematics 1 Bernoulli 1 Lagrangen ja Eulerin kuvaustavat Paine-, nopeus- ja kiihtyvyyskentät Gradientti, divergenssi ja pistetulo Laskuesimerkkejä (nopeus ja kiihtyvyys) Materiaaliderivaatta Laskuesimerkkejä (materiaaliderivaatta) Rataviiva, juovaviiva, virtaviiva Esimerkki (virtaviiva) Massa- ja tilavuusvirta Keskimääräinen nopeus Laskuesimerkki (massavirta) Kokonaisenergian säilyminen Bernoullin yhtälön johtaminen Bernoullin yhtälön eri muodot Laskuesimerkkejä (Bernoullin yhtälön käyttö) Torricellin yhtälö Laskuesimerkki (Torricellin yhtälön soveltaminen) 2. Fluidin liike ja Bernoullin yhtälö Lecture 09 Fluidin liike Virtaviiva Eulerin ja Lagrangen kuvaustavat Rataviiva, juovaviiva Kinematiikka Virtaviivat nopeuskentästä Rataviivat nopeuskentästä Momentum CV Työntövoima ja liikemäärän tase Laskuesimerkki (johdatus kulmaliikemäärään) Kulmaliikemäärän tase Laskuesimerkki (keskipakopumppu) Laskuesimerkki (sadetin) Laskuesimerkki (Torricellin soveltaminen) Laskuesimerkki (Laajennettu Bernoulli ja liikemäärän tase) Laskuesimerkki (materiaaliderivaatta) Laskuesimerkki (fluidialkion deformaatio) Lecture 10 Kysymyksiä aiemmista aiheista Reynoldsin luku Kriittinen Reynoldsin luku Partikkelikiihtyvyys (Lagrange vs. Euler) Materiaaliderivaatta Lokaali- ja konvektiokiihtyvyys Lecture 11 Materiaaliderivaatan ominaisuuksia Epälineaarisuus Esimerkki: kiihtyvyys diffuusorissa Kontrollitilavuus ja systeemi Yksinkertainen muoto Yleinen muoto Lecture 07 Kysymyksiä aiemmista aiheista Kertausta (virtaviiva, Bernoulli) Bernoullin termien nimet Painekorkeudet Pitot-putki Johdatus venturi-putkeen Bernoulli 1 Massa- ja tilavuusvirta Keskimääräinen nopeus Laskuesimerkki (massavirta) Kokonaisenergian säilyminen Bernoullin yhtälön johtaminen Bernoullin yhtälön eri muodot Laskuesimerkkejä (Bernoullin yhtälön käyttö) Torricellin yhtälö Laskuesimerkki (Torricellin yhtälön soveltaminen) 3. Bernoullin yhtälön käyttö Lecture 08 Kysymyksiä aiemmista aiheista Paine virtaviivojen poikki Venturi-putki ja virtaaman mittaaminen Bernoullin yhtälön käyttö (tankki ja vapaa suihku) Vena contracta -ilmiö Kavitaatio Bernoulli 2 Kertaus (kokonaisenergian säilyminen) Laskuesimerkki (kokonaisenergia) Suutin ja Venturi-putki Laskuesimerkki (Venturi) Pitot-putki Bernoulli putkivirtauksille (profiili-korjaus) Lappo/imujuoksutin Laskuesimerkki (suihkun korkeus) Laskuesimerkki (pumpun vaikutus) Laajennettu Bernoullin yhtälö Momentum CV Työntövoima ja liikemäärän tase Laskuesimerkki (johdatus kulmaliikemäärään) Kulmaliikemäärän tase Laskuesimerkki (keskipakopumppu) Laskuesimerkki (sadetin) Laskuesimerkki (Torricellin soveltaminen) Laskuesimerkki (Laajennettu Bernoulli ja liikemäärän tase) Laskuesimerkki (materiaaliderivaatta) Laskuesimerkki (fluidialkion deformaatio)

4. Kontrollitilavuusajattelu ja massan säilyminen Lecture 11 Lecture 12 Materiaaliderivaatan ominaisuuksia Epälineaarisuus Esimerkki: kiihtyvyys diffuusorissa Kontrollitilavuus ja systeemi Yksinkertainen muoto Yleinen muoto Fluid Kinematics 2 Kertausta en Bernoulli 1 yleistämisestä Normaalinopeuden merkitys Massan säilyminen kontrollitilavuudessa (B=m) Esimerkki: suuttimen massavuo Newtonin II laki kontrollitilavuudelle Linear Momentum 1 Fluidialkion deformaatio Pyörteisyys Massan säilyminen Energian säilyminen Liikemäärän säilyminen Massa- ja tilavuusvirta Keskimääräinen nopeus Laskuesimerkki (massavirta) Kokonaisenergian säilyminen Bernoullin yhtälön johtaminen Bernoullin yhtälön eri muodot Laskuesimerkkejä (Bernoullin yhtälön käyttö) Torricellin yhtälö Laskuesimerkki (Torricellin yhtälön soveltaminen) Newtonin toinen laki ja liikemäärä Laskuesimerkkejä (voima ja kiihtyvyys) Liikemäärän tase (kontrollitilavuus) Laskuesimerkkejä (liikemäärän tase) Liikemäärän korjauskerroin nopeusprofiilille Laskuesimerkki (keskimääräinen nopeus, energian korjauskerroin, liikemäärän korjauskerroin) Lecture 12 Kertausta en yleistämisestä Normaalinopeuden merkitys Massan säilyminen kontrollitilavuudessa (B=m) Esimerkki: suuttimen massavuo Newtonin II laki kontrollitilavuudelle Fluid Kinematics 2 Fluidialkion deformaatio Pyörteisyys Massan säilyminen Energian säilyminen Liikemäärän säilyminen 5. Liikemäärän ja kulmaliikemäärän säilyminen Lecture 13 Lecture 14 Kysymyksiä aiemmista aiheista Momentum CV Kertaus Newtonin II laista kontrollitilavuudelle RTT:n tyypilliset yksinkertaistukset Vakionopeus, -tiheys ja tasopinta Ajastariippumaton virtaus Massavirrat samat Esimerkki: yksinkertaistettu suihkumoottori Esimerkki: suihku kaltevaa tasoa vasten Esimerkki: Suihku ja kalteva taso loppuun RTT ja energia Energiayhtälö vs. Bernoulli Tuotu energia ja häviöt Painekorkeudet Esimerkki: altaat ja pumppu Linear Momentum 1 Työntövoima ja liikemäärän tase Laskuesimerkki (johdatus kulmaliikemäärään) Kulmaliikemäärän tase Laskuesimerkki (keskipakopumppu) Laskuesimerkki (sadetin) Laskuesimerkki (Torricellin soveltaminen) Laskuesimerkki (Laajennettu Bernoulli ja liikemäärän tase) Laskuesimerkki (materiaaliderivaatta) Laskuesimerkki (fluidialkion deformaatio) Newtonin toinen laki ja liikemäärä Laskuesimerkkejä (voima ja kiihtyvyys) Liikemäärän tase (kontrollitilavuus) Laskuesimerkkejä (liikemäärän tase) Liikemäärän korjauskerroin nopeusprofiilille Laskuesimerkki (keskimääräinen nopeus, energian korjauskerroin, liikemäärän korjauskerroin) Linear Momentum 2 Kertaus (liikemäärän tase kontrollitilavuudelle) Laskuesimerkkejä nopeusprofiilille (keskimääräinen nopeus, massavuo, liikemäärävuo, liikemäärän korjauskerroin) Laskuesimerkkejä (liikemäärän tase) Kulmaliikemäärän tase kontrollitilavuudelle Laskuesimerkki (kulmaliikemäärän tase)

Lecture 14 Esimerkki: Suihku ja kalteva taso loppuun RTT ja energia Energiayhtälö vs. Bernoulli Tuotu energia ja häviöt Painekorkeudet Esimerkki: altaat ja pumppu Fluid Kinematics 2 Fluidialkion deformaatio Pyörteisyys Massan säilyminen Energian säilyminen Liikemäärän säilyminen 6. Energiayhtälö, häviöt ja laajennettu Bernoulli Bernoulli 2 Kertaus (kokonaisenergian säilyminen) Laskuesimerkki (kokonaisenergia) Suutin ja Venturi-putki Laskuesimerkki (Venturi) Pitot-putki Bernoulli putkivirtauksille (profiili-korjaus) Lappo/imujuoksutin Laskuesimerkki (suihkun korkeus) Laskuesimerkki (pumpun vaikutus) Laajennettu Bernoullin yhtälö Bernoulli 3 Laskuesimerkki (vesiturbiini) Kertausta (suihkun korkeus, pumpun vaikutus, laajennettu Bernoulli) Laskuesimerkki (häviöt ja pumppu)

Lecture 15 Lecture 16 Johdatus differentiaalimuotoon Infinitesimaalinen alkio Kertausta matematiikasta Taylorin sarja Vektorimuotoiset differentiaalioperaattorit Fluidialkion deformaatio Venymä Leikkaus Rotaatio Miten rotaatiota syntyy seinällä Fluid Kinematics 2 Kertausta pyörteisyyden syntymisestä seinällä Momentum CV Differentiaalimuotoisen jatkuvuusyhtälön johto Jatkuvuusyhtälön tulkinta Kokoonpuristumaton yhtälö Esimerkki annetun virtauskentän avulla Pyörteettömyys Massan säilyminen Virtafunktio Virtafunktion määritelmä Virtafunktio ja virtaviiva Virtafunktio ja tilavuusvirta Esimerkki: annetun virtafunktion virtaviiva Fluidialkion deformaatio Pyörteisyys Massan säilyminen Energian säilyminen Liikemäärän säilyminen Työntövoima ja liikemäärän tase Laskuesimerkki (johdatus kulmaliikemäärään) Kulmaliikemäärän tase Laskuesimerkki (keskipakopumppu) Laskuesimerkki (sadetin) Laskuesimerkki (Torricellin soveltaminen) Laskuesimerkki (Laajennettu Bernoulli ja liikemäärän tase) Laskuesimerkki (materiaaliderivaatta) Laskuesimerkki (fluidialkion deformaatio) 7. Differentiaalimuotoinen jatkuvuusyhtälö Lecture 17 Esimerkki: edellisen luennon virtafunktion Differential Fluid Analysis 1 tilavuusvirta Kysymyksiä vektoreista ja deformaatiosta Newtonin toinen laki Kertaus Newtonin toisesta laista ilman kitkaa Jännitystensori (virhe kohdassa 38min paineessa) Newtonilaisen fluidin jännitystensori Navier-Stokes -yhtälö Differentiaaliset virtausyhtälöt ja niiden termit Vektorimuotoiset differentiaalioperaatiot Laskuesimerkkejä operaatioista Divergenssilause Jatkuvuusyhtälön johto divergenssilauseen avulla Differential Fluid Analysis 2 Lyhyt kertaus differentiaalimuotoisista virtausyhtälöistä Laskuesimerkki (divergenssilause) Jatkuvuusyhtälön eri muotoja Jatkuvuusyhtälön johto differentiaalisella kontrollitilavuudella Virtafunktio Laskuesimerkki (virtafunktio) Liikemääräyhtälön johto divergenssilauseen avulla (Cauchyn yhtälö) Jännitystensori Navier-Stokes -yhtälöt Yhtälöiden komponenttimuoto Laskuesimerkki (yhdistetty Couette-Poisseuille -virtaus) Laskuesimerkki (Poisseuille-virtaus) Yhtälöt sylinterikoordinaatistossa Yhteenveto differentiaaliyhtälöistä 8. Differentiaalimuotoinen liikemääräyhtälö Lecture 17 Lecture 22 Lecture 23 Esimerkki: edellisen luennon virtafunktion tilavuusvirta Kysymyksiä vektoreista ja deformaatiosta Newtonin toinen laki Kertaus Newtonin toisesta laista ilman kitkaa Jännitystensori (virhe kohdassa 38min paineessa) Newtonilaisen fluidin jännitystensori Navier-Stokes -yhtälö Kertausta Navier-Stokes yhtälöistä Couette-virtauksen ratkaiseminen Poiseuille-virtauksen ratkaiseminen Yhdistetyn Couette- ja Poiseuille-virtauksen ratkaiseminen Couette-Poiseuille -virtaus jatkuu Tilavuusvirta Hagen-Poiseuille -virtauksen ratkaiseminen Nopeusprofiili Tilavuusvirta Keskimääräinen nopeus Maksiminopeus Laadullinen kuvaus koaksiaalisesta putkivirtauksesta Differential Fluid Analysis 2 Lyhyt kertaus differentiaalimuotoisista virtausyhtälöistä Laskuesimerkki (divergenssilause) Jatkuvuusyhtälön eri muotoja Jatkuvuusyhtälön johto differentiaalisella kontrollitilavuudella Virtafunktio Laskuesimerkki (virtafunktio) Liikemääräyhtälön johto divergenssilauseen avulla (Cauchyn yhtälö) Jännitystensori Navier-Stokes -yhtälöt Yhtälöiden komponenttimuoto Laskuesimerkki (yhdistetty Couette- Poisseuille -virtaus) Laskuesimerkki (Poisseuille-virtaus) Yhtälöt sylinterikoordinaatistossa Yhteenveto differentiaaliyhtälöistä

9. Kitkaton virtaus ja potentiaaliteoria Lecture 18 Pyörteetön virtaus Pyörteettömyys ja nopeuspotentiaali Jatkuvuusyhtälö ja Laplacen yhtälö Laplace ja nopeudet eri koordinaatistoissa Potentiaali- ja virtafunktio Esimerkki: virtafunktio annetusta potentiaalista 10. Potentiaaliteorian perusratkaisut ja superponointi Lecture 19 Lecture 20 Lecture 21 Kysymyksiä potentiaaliteoriasta Perusratkaisut Homogeenivirtaus Lähde/nielu ja massavuo Pyörre ja sirkulaatio Dipoli Potentiaalivirtauksen perusratkaisut Dipoli Dipolin fysikaalinen tulkinta Ratkaisujen superpositio Homogeenivirtaus ja lähde Patovirtaviiva Ratkaisun fysikaalinen tulkinta Ratkaisujen superpositio Rankinen ovaali lyhyesti Homogeenivirtaus ja dipoli Patovirtaviiva Fysikaalinen tulkinta Painejakauma ja voima Homogeenivirtaus, dipoli ja pyörre Virtaviivat ja patopisteet Nostovoima

11. Dimensioanalyysi 12. Mallikokeet Dimensional Analysis Dimensional Analysis Johdanto dimensioanalyysiin Perussuureet ja yksiköt Dimensiohomogenisuus Similaarisuus (geometrinen, kinemaattinen, dynaaminen) Toistuvien muuttujien menetelmä (Buckinghamin Pi-teoreema) Laskuesimerkkejä (toistuvien muuttujien menetelmä) Tyypilliset dimensiottomat kertoimet Laskuesimerkki (mallikoetulosten skaalaus) Tylppien kappaleiden vastus Laskuesimerkki (yksi Pi-termi) Johdanto dimensioanalyysiin Perussuureet ja yksiköt Dimensiohomogenisuus Similaarisuus (geometrinen, kinemaattinen, dynaaminen) Toistuvien muuttujien menetelmä (Buckinghamin Pi-teoreema) Laskuesimerkkejä (toistuvien muuttujien menetelmä) Tyypilliset dimensiottomat kertoimet Laskuesimerkki (mallikoetulosten skaalaus) Tylppien kappaleiden vastus Laskuesimerkki (yksi Pi-termi)

13. Putkivirtaukset Internal Flow 1 Laminaarinen nopeusprofiili ja keskimääräinen nopeus Laskuesimerkki laminaari profiili (keskimääräinen ja paikallinen nopeus) Laskuesimerkki turbulentti profiili (keskimääräinen nopeus) Laminaari ja turbulentti putkivirtaus sekä kriittinen Reynoldsin luku Putken poikkileikkausten mitat Laskuesimerkki (kriittinen Reynoldinsin luku) Kehittymisvyöhyke ja täysin kehittynyt virtaus Laminaariprofiilin johtaminen Laminaarivirtauksen painehäviö ja kitkakerroin Laskuesimerkki (häviöt laminaarivirtauksessa) Laminaarivirtaus ei-pyöreissä putkissa Laskuesimerkki (häviön muutos, kun nopeus muuttuu) Turbulentti putkivirtaus ja pinnankarheus Turbulentin putkivirtauksen kitkahäviö Moody-diagrammi 14. Putkivirtausten ratkaiseminen Internal Flow 2 Internal Flow 3 Internal Flow 2 Internal Flow 3 Laskuesimerkkejä (Moody-diagrammi) Kitka-, kerta ja kokonaishäviö Laajennettu Bernoulli Laskuesimerkkejä (putkiston häviöt) Kertahäviö eri tilanteissa Laskuesimerkki (kertahäviö) Putkistojärjestelmä Laskuesimerkki (virtaama annetulla Kertausta laskuesimerkeistä (virtaama annetulla Laskuesimerkkejä (virtaama annetulla Laskuesimerkki (pumpun teho annetulla Virtaaman mittaaminen Laskuesimerkki (virtaaman mittaaminen) Laskuesimerkki (laminaarivirtauksen painehäviö) Laskuesimerkkejä (Moody-diagrammi) Kitka-, kerta ja kokonaishäviö Laajennettu Bernoulli Laskuesimerkkejä (putkiston häviöt) Kertahäviö eri tilanteissa Laskuesimerkki (kertahäviö) Putkistojärjestelmä Laskuesimerkki (virtaama annetulla Kertausta laskuesimerkeistä (virtaama annetulla Laskuesimerkkejä (virtaama annetulla Laskuesimerkki (pumpun teho annetulla Virtaaman mittaaminen Laskuesimerkki (virtaaman mittaaminen) Laskuesimerkki (laminaarivirtauksen painehäviö)

15. Rajakerros ja virtaus kappaleiden ympäri 16. Kappaleen vastus ja nostovoima External Flow 1 External Flow 2 External Flow 1 External Flow 2 Johdanto ulkopuolisiin virtauksiin Vastus ja vastuskomponentit Virtauksen irtoamisen vaikutus vastukseen Aksiaalisymmetrinen virtaus Tylppä kappale Vastus- ja nostovoima Rajanopeus Viruava virtaus (Stokesin virtaus) Vastuskerroin eri nopeusalueilla Vastuskertoimia erilaisille kappaleille Johdatus rajakerrosvirtauksiin Kysymyksiä rajakerrokseen liittyen Kertausta rajakerroksesta Transitio Blasius-ratkaisu Tasolevyvirtauksen kitkavastus Laskuesimerkki (kitkavastuksen muutos) Virtaus ympyräsylinterin ympäri Virtauksen irtoaminen Irtoamisen ja karheuden vaikutus sylinterin vastukseen Virtaus siiven ympäri Kysymyksiä nostovoimaan liittyen Nostovoima ja pyörimisliike Johdanto ulkopuolisiin virtauksiin Vastus ja vastuskomponentit Virtauksen irtoamisen vaikutus vastukseen Aksiaalisymmetrinen virtaus Tylppä kappale Vastus- ja nostovoima Rajanopeus Viruava virtaus (Stokesin virtaus) Vastuskerroin eri nopeusalueilla Vastuskertoimia erilaisille kappaleille Johdatus rajakerrosvirtauksiin Kysymyksiä rajakerrokseen liittyen Kertausta rajakerroksesta Transitio Blasius-ratkaisu Tasolevyvirtauksen kitkavastus Laskuesimerkki (kitkavastuksen muutos) Virtaus ympyräsylinterin ympäri Virtauksen irtoaminen Irtoamisen ja karheuden vaikutus sylinterin vastukseen Virtaus siiven ympäri Kysymyksiä nostovoimaan liittyen Nostovoima ja pyörimisliike

17. Pyörivät virtauskoneet Turbomachinery 1 Turbomachinery 2 Pumput ja turbiinit Keskipakopumpu Rakenne Virtaus Suorituskykyyn liittyvät suureet Suorituskyvyn esittäminen ja pumppuperhe Laskuesimerkki (pumpun teho) Pumpun kavitaatio ja NPSH-arvot Laskuesimerkki (NPSH) Kertausta (pumput, turbiinit) Esimerkkejä (pumpun moottoriteho, NPSH) Laskuesimerkki (putkiston painehäviö tietyllä tilavuusvirralla) Laskuesimerkki (putkiston painehäviö eri tilavuusvirroilla) Putkistokäyrä ja pumpun toimintapiste Esimerkki (venttiilin vaikutus putkistokäyrään) Tilavuusvirran säätö taajuusmuuntajalla Esimerkkejä putkistokäyrästä eri tilanteissa Pumput sarjassa ja rinnan Positiiviset syrjäytyspumput Pumppujen dimensiottomat kertoimet Pumppujen skaalaus Laskuesimerkki (pumpun teho, pumpun skaalaus) Pyörimisnopeuden vaikutus pumpun suorituskykyyn Yhteenveto pumpuista Kertausta Lecture 24 Kertausta luvuista 4, 5 ja 6 (Varsinainen asia alkaa noin 5 minuutin kohdalla) Potentiaalivirtaus Pyörteettömyys ja potentiaali Potentiaali ja nopeus Perusratkaisut Ratkaisujen superpositio Puolikappale ja Rankinen ovaali Kaksi lähdettä Homogeenivirtaus ja dipoli Viskoosivirtaus Virtaus kahden levyn välissä