RNDr. Daniel Duda, Ph.D.
Katedra energetických strojů a zařízení (odkaz)
email: dudad (zavináč) kke.zcu.cz
Telefon: (+420)377 638 123 (kancelář), (+420)377 638 146 (laboratoř UX-136)
Najdete mě buď v laboratoři UX-136 nebo v kanceláři UK-718
Během zimního semestru nebude z důvodu přísných epidemiologických opatření. A během letního asi taky ne :-(
Podklady ke cvičením připravuje ing. Michal Volf a ing. Martin Novák a lze je najít na moodlu.
Ing. Petr Pavlíček pro Vás připravil sbírku příkladů z termomechaniky, kterou jistě oceníte; má ji na své osobní stránce (odkaz).
Video o vzorovém výpočtu Sabatova oběhu, který je součástí 6. cvičení. Video není plnohodnotnou náhražkou cvičení, ukazuje pouze jeden příklad.
Ukázka jednoduchého experimentu ve vzduchu, což je ideální plyn.
Řešený příklad na Ericsson-Braytonův cyklus.
Řešený příklad na měření průtoku na experimentální vzduchové turbíně VT 400. Toto vide je z technických důvodů bez zvuku.
Teoretická část k 9. cvičení.
Příklad na Rankin-Clausiův cyklus (10. cvičení). Ve videu jsou použity tabulky vody a vodní páry. Tentokrát bylo video tvořeno pomocí prezentace PowerPoint, kterou si můžete také sami stáhnout a proklikat.
Předmluva k jedenáctému cvičení, kdy začneme sdílení tepla. Tato část je náročná i pro mě, a tak se předem omlouvám za to, že pravděpodobně ještě zvětším časový skluz při přípravě videí. Doufám, že vám tato videa pomohou.
Příklady na přenos tepla zářením. Už mám celý týden zpoždění, pak pardon.
Cvičení 12 o přenosu tepla vedením (a nejen jím) při úniku z potrubí do okolí.
Osobní stránka profesora Uruby (odkaz), kde nejdete prezentace k přednáškám (odkaz).
Cvičení probíhají pouze virtuálně prostřednictvím Microsoft Teamsu, kde najdete i další materiály.
Krátká ukázka Taylor-Couettova proudění zde.
Tlak - Eulerova rovnice hydrostatiky a hladina zde.
Plování a stabilita plovoucího tělesa zde.
Bernoulli zde.
Příklady na Bernoulliovu rovnici zde.
Kde se vzala Navier-Stokesova rovnice zde.
Nestability proudění zde.
Výuka probíhá výhradně přes MS Teams. Výuková videa:
4 příklady o přeměnách energie
První zákon termodynamiky
Entropie
Stručný úvod do mechaniky tekutin - kde se vzala Navier-Stokesova rovnice?
Nestability proudění
Víry
Stručná předmluva ke kapalnému héliu
Podmínka zápočtu: Ze seznamu článků na MS Teams si jeden vyberte, přečtete a mně a spolužákům povíte, co jste si přečetli.
Alternativně lze požádat o zadání domácího úkolu a po jeho kvalitním vypracování Vám bude udělen zápočet.
PIV z anglického Particle Image Velocimetry, čili částice - obraz - měření rychlosti, do češtiny se překládá jako planární laserová anemometrie (wikipedie), ale nemusí být jen planární a v principu nemusí být potřeba laser. Výstižnější název by zněl asi Obrazové měření rychlosti unášených částic, jenže to už nejsou 3 slova... (a zkratka by byla OMRUČ)
Podstatné je, že sledujeme částice unášené tekutinou a předpokládáme, že jejich pohyb vypovídá o pohybu jinak průhledné tekutiny. To je splněno, pokud jsou částice malé, neboť setrvačné a vnější síly závisí na hmotnosti, čili se škálují jako r3, zatímco třecí síly, které vláčí částici spolu s tekunou, závisí na jejím povrchu, tedy se škálují jako r2, pro pomalé laminární proudění dokonce jako r1.
Malá ukázka toho, jak vlastně zpracování dat funguje je na následujícím obrázku. Kamera rozliší dvě expozice posunuté o krátký čas, i očima si lze všimnout posunutí a deformace textury částic. Z lokálního posunutí mezi oběma snímky je pak vypočtena okamžitá rychlost, která má podobu dvourozměrného vektorového pole, tudíž lze vypočítat i další veličiny, jako například složku vířivosti kolmou k měřené rovině.
Vlevo vidíme úplav za lopatkou NACA 64-618 při rychlosti 3 m/s odpovídající ržimu odtrhávání laminárních vírů a formace von Karmánovy vírové stezky. Vpravo je vidět zúžení a zturbulentnění úplavu při vyšší rychlosti 11,7 m/s.
Máme 2 kamery s max. frekvencí 7,4 Hz (tedy ve většině případů nelze sledovat časový vývoj děje), ale jeden snímek se skládá ze dvou snímků oddělených krátkým časovým intervalem v řádu mikrovteřin, což, v závislosti na zvětšení, stačí i na docela slušně rychlé proudění. Kamery jsou dvě proto, abychom mohli měřit stereoskopicky, tedy v jedné rovině získat i třetí složku rychlosti kolmou k této rovině.
Máme dva páry objektivů s ohniskovou vzdáleností 24 a 60 mm. Objektivy jsou velmi důležité, protože určují délkové měřítko, které lze zkoumat. To je dále limitováno nejmenším časem, který kamery dokážou odlišit (oddělit záblesky), který je 1,5 μs.
Možnosti měření rychlých proudění stávající aparaturou jsou předvedeny na případu ventilátoru pro kalibrační trať víceotvorových sond, podrobnější popis předběžného měření zde.
Aktuální výzkum je zaměřen na možnosti rozpoznávání jednotlivých vírů v PIV datech a následné statistické zpracování jejich vlastností. Předběžné výsledky tohoto snažení byly prezentovány na Sympóziu o anemometrii v Liticích, pdf, a na konferenci Topical Problems of Fluid Mechanics 2020, článek.
Mezivýsledkem výše zmíněného snažení je metoda získání prostorového spektra, jejímž vedlejším produktem je mj. rozlišení délkového měřítka fluktuací přispívajících do turbulentní kinetické energie, což bylo prezentováno na Sympóziu o anemometrii v Liticích, pdf.
Titul Ph.D. jsem získal ve skupině supratekutosti na Katedře fyziky nízkých teplot Matematicko-fyzikání fakulty Univerzity Karlovy, obhájená disertační práce: Quantum turbulence in superfluid helium studied by particle tracking velocimetry visualization technique (pdf, abstrakt, shrnutí na 20 stránek - tzv. autoreferát).
Každý rok se snažíme poslat nějaký rozumně kvalitní příspěvek na Sympózium o anemometrii, které se konává v Liticích. Vzhledem k tomu, že sborníky z tohoto sympózia jsou prakticky nedohledatelné, dávám zde alespoň své příspěvky:
2014, Vizualizace obtékání oscilující překážky supratekutým héliem
2015, Makroskopické víry v supratekutém héliu
2016, Pozorování kavitačních bublin v kapalném héliu
2017, Experimentální studium stacionárního pohybu částic v supratekutém héliu v okolí rychle kmitající překážky - vliv velikosti oblasti
2018, Předběžná zpráva o snaze o strojové rozpoznání jednotlivých vírů v PIV datech
2019, Prostorové spektrum turbulence z PIV dat
Vím, že je stránka zatím taková nic moc - žádné rámce, žádné menu, žádné pohyblivé obrázky nebo interaktivní aplikace... V důchodu na to možná bude čas.