Hydrodynamics - NMET523

• Anglický název: Hydrodynamics
• Zajišťuje: Katedra fyziky atmosféry (32-KFA)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2015
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 6
• Rozsah, examinace: zimní s.:3/1, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: zrušen
• Jazyk výuky: angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: Marine Bonazzola, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Meterologie a klimatologie
• Neslučitelnost : NMET034
• Záměnnost : NMET034

Anotace

čeština

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

The basic patterns of the ideal and real fluid flows. The main stress is given to the atmospheric flows.

angličtina

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

Elements of ideal and real fluids motion. Applications in atmospheric physics are emphasized in the lecture.

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

Účelem předmětu je seznámení posluchačů se základními poznatky kinematiky a dynamiky tekutin.

angličtina

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

PThe main aim of the subject consists in giving the students the introductory information to the fluid kinematics and dynamics.

Literatura

čeština

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

1) Brdička M., Samek L., Sopko B. (2000): Mechanika kontinua, Academia

2) Batchelor G.K. (2000): An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press

3) Landau, L.D., Lifšic, E.M. (1986): Gidrodinamika, Nauka

4) Cushman-Roisin, B. (1994): Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice-Hall

angličtina

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

1) Batchelor G.K. (2000): An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press

2) Landau, L.D., Lifshitz, E.M. (2003): .Fluid Mechanics, Butterworth Heinemann

3) Cushman-Roisin, B. (1994): Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice-Hall

4) Faber, T.F (1995): FLUID DYNAMICS FOR PHYSICISTS, Cambridge University Press

5) Kantha, L.H., Clayson, C.A. (2000) Small Scale Processes in Geophysical Fluid Flows, Academic Press

Metody výuky

čeština

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

Přednáška a cvičení

angličtina

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

Course and exercise.

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

Požadavky podle sylabu.

angličtina

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

Knowledge according to syllabus.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

1. Základní pojmy
Lagrangeovský a Eulerovský popis pohybu tekutiny, trajektorie a proudnice, proudová funkce a rychlostní potenciál, dokonalá a viskozní tekutina, barotropní a baroklinní tekutina, konvergentní (divergentní) a konfluentní (difluentní) proudění.

2. Uzavřená soustava hydrodynamických rovnic
Pohybové rovnice, rovnice kontinuity, 1. hlavní věta termodynamická, stavová rovnice, tvar těchto rovnic v různých souřadnicových soustavách. Počáteční a okrajové podmínky.

3. Analýza hydrodynamických rovnic a jejich zjednodušení
Odhad velikosti členů hydrodynamických rovnic, Rossbyho číslo, Ekmanovo číslo, speciální typy proudění (geostrofické, gradientové, cyklostrofické, inerční, antitriptické proudění), tekutina v hydrostatické rovnováze, Boussinesquova aproximace, nestlačitelná tekutina.

4. Proudění viskozní tekutiny
Navier-Stokesova rovnice, laminární a turbulentní proudění, Newtonovská tekutina, Stokesovo proudění, Couetteovo proudění, Poiseuilleovo proudění, Ekmanova vrstva.

5. Cirkulace a vorticita

6. Stručná zmínka o teorii hydrodynamické stability a základních typy vlnových pohybů v tekutinách

7. To co se nikam nevešlo, ale je možné se o tom zmínit
Bernoulliova rovnice, kvazigeostrofický systém + geostrofická turbulence, plochy diskontinuity (kinematická + dynamická podmínka, Margulesova formule), slapové jevy.

angličtina

Poslední úprava: JUDr. Dana Macharová (24.09.2012)

1. Kinematics of the flow field

1.1 Lagrangian and Eulerian specifications of the flow field

1.2 Differentiation following the motion of the flow field

1.3 Trajectory and streamline

1.4 Stream function and velocity potential

2. General equations governing the motion of a fluid

2.1 Conservation of mass

2.2 Equation of state

2.3 Thermodynamic equation

2.4 Volume forces and surface forces

2.5 The expression of the stress tensor

2.6 Scale analysis and simplifications of hydrodynamic equations; the Reynolds number

2.7 The Euler equation

2.8 The Navier-Stokes equation

3. Vorticity dynamics

3.1 Vorticity equation

3.2 Circulation theorems

4. Irrotational flow theory for inviscid and real fluids

4.1 General properties of irrotational flow of an inviscid fluid

4.2 Magnus effect

4.3 The lift force on an aerofoil: the Kutta-Joukowski theorem

5. Rotating inviscid and real fluids

5.1 The Coriolis force

5.2 Rossby number

5.3 Taylor-Proudman theorem

5.4 Motion in a thin layer on a rotating sphere: geostrophic balance

5.5 Ekman layer