Reálná kapalina, obtékání těles VY_32_INOVACE_120220 11. května 2013 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Radim Frič. Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací materiál byl vytvořen v rámci OP VK 1.5 – EU peníze středním školám.

M O D E L S K U T E Č N O Reálná kapalina Reálná kapalina se značně liší od ideální kapaliny. S K U T E Č N O M O D E L IDEÁLNÍ KAPALINA Je zcela nestlačitelná. Je bez vnitřního tření. Je dokonale tekutá. Ve všech místech proudící kapaliny je tlak stejný. REÁLNÁ KAPALINA Je velmi málo stlačitelná. Je s vnitřním třením. Není dokonale tekutá. Část tlakové energie se v důsledku viskozity přeměňuje na vnitřní energii – tlak klesá. 2

Proudění kapalin Kapalina v závislosti na rychlosti proudící kapaliny může proudit buď laminárně nebo turbulentně. LAMINÁRNÍ PROUDĚNÍ Jednotlivé vrstvy kapaliny po sobě posouvají. Proudnice jsou rovnoběžné a nemísí se. TURBULENTNÍ PROUDĚNÍ Jednotlivé proudnice se promíchávají. Částice konají složitý vlastní pohyb, vznikají zde víry, proudění už není stacionární. [Obr. 1] [Obr. 3] Von Kármánova vírová ulice [Obr. 2] http://www.flickr.com/photos/compleo/3885666312/sizes/l/in/photostream/ 3

Odporová síla při proudění kapaliny Za tělesem při pohybu vazkou kapalinou vznikají při turbulentním proudění víry. Tam, kde vznikají víry, vzniká značný podtlak, který způsobuje velké odporové síly. Odporové síly působí proti pohybu tělesa v kapalině. [Obr. 4] [Obr. 6] [Obr. 5] 4

Odporová síla Fo při proudění kapaliny Směr pohybu 5

Odporová síla Fo při proudění kapaliny Směr odporové síly je vždy proti pohybu tělesa v kapalině. Velikost Fo je pro nízké rychlosti přímo úměrná rychlosti tělesa. Velikost odporové síly Fo pro vyšší rychlosti závisí na - příčném průřezu tělesa S (přímo úměrně) - tvaru tělesa (viz dále) - relativní rychlosti tělesa a kapaliny (přímo úměrně na čtverci rychlosti) - druhu prostředí, kterým se pohybuje (přímo úměrně na hustotě) C – součinitel odporu, který závisí na tvaru tělesa, nemá jednotku 𝝆 – hustota tekutiny, ve které k pohybu dochází, 𝜌 = 𝑘𝑔.𝑚 3 S – příčný průřez tělesa v kapalině, 𝑆 = 𝑚 2 v – vzájemná rychlost kapaliny a tělesa, 𝑣 =𝑚. 𝑠 −1 6

Součinitel odporu C – závislost na tvaru tělesa 7

Zdroje: Všechny obrázky jsou vytvořeny pomocí programů Corel Draw 12, Graph 4.3, případně Microsoft Power Point, není-li uvedeno jinak. [Obr. 1] WAGLIONE. Flusso laminare [online]. 2008 [cit. 2013-05-12]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Flusso_laminare.gif [Obr. 2] RNDr. Milan Bednařík, CSc., doc. RNDr. Miroslava Široká, CSc., ing. Petr Bujok: Fyzika pro gymnázia: Mechanika; Prometheus 1994 [Obr. 3] DE LA ROSA SIQUEIRA, Cesareo. Vortex-street-animation [online]. 2005 [cit. 2013-05-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vortex-street-animation.gif 8

Zdroje: Všechny obrázky jsou vytvořeny pomocí programů Corel Draw 12 a PowerPoint 2010, není-li uvedeno jinak. [Obr. 4] TANEDA. Cavitation and Bubble Dynamics: Streamlines of steady flow [online]. 1956 [cit. 2013-05-12]. Dostupné z: http://authors.library.caltech.edu/25017/4/chap5.htm [Obr. 5] KARAMI, Vagef. Fluids and Thermal Mechanic Engeneering: Flow past a sphere near the critical Reynolds number [online]. 2008 [cit. 2013-05-12]. Dostupné z: http://www.shmechanic.blogfa.com/8709.aspx [Obr. 6] JAGANATH. Flow separation [online]. 2007 [cit. 2013-05-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flow_separation.jpg 9