Meni

Katedra za hidrotehniko

Katedra za hidrotehniko (KH) deluje v sklopu Fakultete za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Univerze v Mariboru.

Predstavitev

Področje delovanja
Katedra za hidrotehniko usklajuje izobraževalno dejavnost na področjih mehanike tekočin, hidravlike, vodovoda in kanalizacije in s temi področji povezano znanstvenoraziskovalno dejavnost, ki jo izvajajo njeni sodelavci, razvija ustrezne pripadajoče znanstvene discipline in skrbi za razvoj stroke in prenos spoznanj v prakso ob prizadevanjih, da se ta sproti vključujejo v pedagoški proces.

Znanja, ki jih študent pridobi na predavanjih, laboratorijskih in računalniških vajah in v teku izdelave izbranega diplomskega dela, obsegajo:

znanja, potrebna za hidravlično dimenzioniranje objektov in naprav, tako po tehnološki kot tudi po izvedbeni plati (primeri konstruiranja hidravličnih sistemov, računski postopki z osnovami presoje natančnosti izračunov, sprejemljivost tolerance izračunov in podatkov),
osnovna teoretična in praktična znanja, ki so potrebna za zasnovo, projektiranje, gradnjo in vzdrževanje objektov ter naprav na zahtevnejših vodovodnih in kanalizacijskih sistemih,
znanja s področja mehanike tekočin, predvsem kapljevin, kar pomeni razumevanje osnovnih fizikalnih značilnosti kapljevin in osnovnih enačb hidrodinamike, ter osnovna znanja, potrebna za reševanje temeljnih nalog hidromehanike, kot so preračuni cevovodov, toka s prosto gladino in toka podtalnice,
spoznavanje vloge vode za življenje na Zemlji, vloge vodnega gospodarstva, osnovnih načel gospodarjenja z vodami, spoznavanje vodnogospodarskih panog, kot so urejanje povodij, regulacije, melioracije, namakanje, vodovod, kanalizacija, zaščita kakovosti voda, ribištvo, plovne poti in rekreacija, spoznavanje osnovnih konceptov snovanja hidrotehničnih objektov in praktično snovanje posameznih objektov.

Predstojnica katedre

red. prof. dr. Renata Jecl, univ. dipl. inž. grad.

ČlaniCA katedre

doc. dr. Janja Kramer Stajnko, univ. dipl. inž. grad.

 

Član katedre

viš. pred. Matjaž Nekrep Perc, univ. dipl. inž. grad.

 

Pedagoška dejavnost

PREDMETI  

Stopnja študija Program Smer študija Modul Predmet
1. UN Gradbeništvo Mehanika tekočin, Hidrotehnika
Arhitektura Instalacije v zgradbah
Gospodarsko inženirstvo Gradbeništvo Mehanika tekočin
1. VS Gradbeništvo VSI Mehanika tekočin in hidravlika, Vodne zgradbe in urejanje voda
Hidrotehnika (izbirni) Vodovod in čiščenje pitnih voda, Kanalizacija in čiščenje odpadnih voda, Hišne instalacije, Urejanje površinskih voda
2. Gradbeništvo Gradbene konstrukcije in operativa Hidrotehnični objekti
Gradbena infrastruktura VSI Hidrotehnični objekti, Urejanje površinskih voda, Hidrologija, Vodovod in kanalizacija
Izbirni Vodno gospodarstvo, Hišne inštalacije
Gospodarsko inženirstvo Gradbeništvo Hidravlika in hidrotehnika
3. Gradbeništvo Izbrana poglavja iz dinamike tekočin, Prenosni pojavi v porozni snovi,

Raziskave v energetskem, procesnem in okoljskem inženirstvu (soizvajalec)

Naslov: Raziskave v energetskem, procesnem in okoljskem inženirstvu
Naročnik: Agencija za raziskovalno dejavnost RS
Nosilna org.: Fakulteta za strojništvo, prof. dr. Leopold Škerget
Soizvajalka: Fakulteta za gradbeništvo, izr. prof. dr. Renata Jecl
Šifra: P2-0196-0797
Delež FG: 0.2 FTE
Trajanje: 01. 01. 2004 – 31. 12. 2008

 

Članica katedre, dr. Renata Jecl, sodeluje v raziskovalnem programu z naslovom Raziskave v energetskem, procesnem in okoljskem inženirstvu (P2-0196), ki ga v času od 1. 1. 2004 do 31. 12. 2008 financira Agencija za raziskovalno dejavnost RS. V program se je prijavila Fakulteta za strojništvo Univerze v Mariboru, vodja programa pa je prof. dr. Leopold Škerget.

POROČILO O REALIZACIJI RAZISKOVALNEGA PROGRAMA

Na področju nadaljnjega razvoja robno-območne integralske metode v smislu njene uporabnosti za reševanje prenosnih pojavov v porozni snovi smo obdelali tri sklope:
izpeljali, testirali in objavili smo rezultate vključevanja Forcheimerjevega člena, ki kot dodatek Darcy Brinkmanovi gibalni enačbi popisuje učinke vrtinčenja zaradi povečane hitrosti tekočine pri toku skozi porozno snov. Nova numerična shema je temeljila na uporabi Forcheimerjevega modela s poudarkom na določitvi vpliva dodatnega (Forcheimerjevega) vztrajnostnega člena v gibalni enačbi na hitrost in skupni prenos toplote. Bistven zaključek tega sklopa je, da vključitev dodatnega močno nelinearnega člena povzroča minimalno zmanjšanje prenosa toplote, kakor tudi minimalno zmanjšanje hitrosti v območju, pri čemer pa je numerična shema bistveno bolj kompleksna, kar vodi do povečanja računskega časa. Izkaže se, da za inženirske potrebe tega člena ne kaže vključevati v model, saj je njegov vpliv približno enak numerični napaki, ta ugotovitev pa sovpada z ugotovitvami iz literature, ki temeljijo na uporabi drugih aproksimativnih numeričnih metod
izpeljali in testirali smo numerični model za opis konvektivnega toka stisljive tekočine v porozni snovi. Model vnaša v osnovno shemo nove nelinearnosti in dodatno tlačno enačbo, saj je pri obravnavanju stisljivih tokov tlak termodinamična veličina, odvisna od gostote in temperature. Z vsemi potrebnimi spremenljivkami je bil dopolnjen numerični program v katerem vezan sistem močno nelinearnih parcialnih diferencialnih enačb rešujemo z uporabo robno območne integralske metode. V tem sklopu se je pokazalo, da bo potrebno v prihodnosti izpeljati model s spremenljivo poroznostjo.
izpeljali, testirali in objavili smo rezultate vključevanja enačbe koncentracije v obstoječ numerični model za modeliranje transportnih pojavov v porozni snovi. Konkretno smo podrobno obdelali pojav naravne konvekcije zaradi dvojne difuzije, kjer se zaradi spremembe v gostoti, ki jo povzročajo razlike v temperaturi in koncentraciji, inducirajo vzgonske sile, ki povzročijo gibanje tekočine v porah porozne snovi. Numerično smo modelirali ta pojav v vertikalni kotanji, v horizontalnem sloju in v geometriji, kjer imamo opravka z dvema različno propustnima poroznima deloma. Tudi v tem sklopu smo dosegli odlično ujemanje z rezultati dobljenimi z drugimi aproksimativnimi metodami, kar še utrjuje uporabnost robno območne integralske metode.

 

IN ENGLISH

Considering further development of boundary domain integral method for solving transport processes in porous media we focused our investigation in three main areas:
we derived, tested and published the results of adding the so called Forcheimer inertia term which, if added to Darcy-Brinkman momentum equation, takes into account the effect of high velocity of the fluid in porous media. The Brinkman-Forcheimer extended Darcy model is used to examine the influence of the additional inertia term. The inclusion of the Forcheimer term in the momentum equation leads to a reduction of the heat transfer rate and velocity but the results indicate that the effect is minimal. The numerical code becomes more complex and also the computation time required to achieve convergence is increased. Therefore it is possible to conclude that in the range covered by engineering problems the Forcheimer term is not really relevant to the calculation of the global heat transfer, as reported in the literature in which the calculations were performed with other numerical methods;
we derived and tested numerical model for compressible fluid flow in porous media. In this work the model is modified and extended to capture the compressible fluid state. A numerical model consist of coupled highly nonlinear partial differential equations was again solved with the boundary domain integral method. The main finding from this part of our investigation is that in the future we should implement a model where porosity will be a function (changeable porosity);
we derived, tested and publish the results of adding the concentration equation in our numerical model for solving transport phenomena in porous media. We focus our attention mainly on double diffusive natural convection where the density differences, due to the effects of combined temperature and concentration buoyancy, inducing the fluid motion. The problem was tested on several examples: convection in vertical porous cavity, convection in horizontal porous layer and convection in a cavity where two porous layers with different permeabilities are present. Here also we achieved an excellent agreement with published results obtained with other numerical approximation methods and we can confirm that the boundary domain integral method is an effective alternative to those methods.

 

X