Mechanika tekutin


Mechanika tekutin je částí fyziky zabývající se rovnováhou a pohybem tekutin a tekutých soustav za účinku vnějších i vnitřních sil. Základním rozdílem mezi tuhým tělesem a tekutinou je pohyblivost molekul. Tuhé těleso se pohybuje jako množina hmotných bodů daného tvaru, tekutina nemá vlastní tvar a na rozdíl od tuhých těles se působením sil nevratně deformuje, její částice se uvedou do pohybu a tečou v proudu omezeném pevnými stěnami nebo rozhraním (hladinou). Úkolem mechaniky tekutin je vysvětlovat jevy a procesy vznikající v tekutinách a tekutých soustavách pomocí fyzikálních zákonů a předpovídat chování tekutin a tekutých soustav v určitých podmínkách, tj. stanovit rozložení tlaku, hustoty, rychlosti, teploty, koncentrace, apod. a případné změny těchto veličin s časem v různých místech uvnitř tekuté soustavy.

Výzkum proudění dvou- a více-fázových soustav, včetně pohybu tuhých částic v tekutině, je teoretickým základem mnoha inženýrských disciplín. Studium mechaniky tekutin a tekutých soustav v Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i, je zaměřeno na teoretický a experimentální výzkum proudění suspenzí, pohybu částic a sedimentů v potrubí, v otevřených profilech a nádržích, procesy míchání tekutých soustav, dále na matematické modelování a numerickou simulaci, kalibraci a verifikaci modelů proudění na základě výsledků experimentálního výzkumu, experimentální metody a analýzu turbulentního proudění.

S rozvojem nových technik a technologií rostou i možnosti experimentálního výzkumu o řadu neinvazivních metod a metod umožňujících poznání struktury proudu a lokálních hodnot, zejména vektoru rychlosti a hustoty prostředí. Experimentální metody, obdobně jako numerické metody, se vyvinuly v samostatnou oblast poznání a je nutno jim věnovat odpovídající pozornost.

Vybrané publikace

Guo, Z., Caggio, M., Skalák, Z., 2017. Regularity criteria for the Navier–Stokes equations based on one component of velocity. Nonlinear Analysis: Real World Applications 35, 379-396.

Chára, Z., Kysela, B., Konfršt, J., Fořt, I., 2016. Study of fluid flow in baffled vessels stirred by a Rushton standard impeller. Applied Mathematics and Computation 272(3), 614-628.

Skalák, Z., 2016. A regularity criterion for the Navier-Stokes equations based on the gradient of one velocity component. Journal of Mathematical Analysis and Applications 437(1), 474-484.

Vlček, P., Kysela, B., Jirout, T., Fořt, I., 2016. Large eddy simulation of a pitched blade impellermixed vessel - Comparison with LDA measurements. Chemical Engineering Research and Design 108, 42-48.

Kolář, V., Šístek, J., 2015. Corotational and compressibility aspects leading to a modification of the vortex-identification Q-criterion. AIAA Journal 53, 2406-2410.

Ben-Nun, R., Sheintuch, M., Kysela, B., Konfršt, J., Fořt, I., 2015. Semi-analytical characterization of turbulence from radial impellers, with experimental and numerical validation. AIChE Journal 61(4), 1413-1426.

Kharlamova, I.S., Vlasák, P., 2015. Dependence of saltation characteristics on bed organisation in numerical simulation. Geosciences Journal 19(1), 177-18.

Vlasák, P., Kysela, B., Chára, Z., 2014. Fully stratified particle-laden flow in horizontal circular pipe. Particulate Science and Technology 32(2), 179-185.

Matoušek, V., Krupička, J., 2014. One-dimensional modeling of concentration distribution in pipe flow of combined-load slurry. Powder Technology 260, 42-51.

Matoušek, V., Krupička, J., Pěník, V., 2014. Distribution of medium-to-coarse glass beads in slurry pipe flow: evaluation of measured concentration profiles. Particulate Science and Technology 32(2), 186-196.