МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева»

(СибГАУ)

УТВЕРЖДАЮ

Директор _ИКТ__________

институт (факультет)

_______________/ Н.А._Терехин_/

подпись

ФИО

_________________________2011г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ГИДРАВЛИКА

(указывается наименование дисциплины в соответствии с учебным планом)

Направление подготовки: 151900.62 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

Профиль подготовки: Технология машиностроения

Форма обучения: очная сокращенная

Квалификация выпускника: бакалавр

Кафедра-разработчик рабочей программы: Летательные аппараты

Красноярск 2011г.

I. Цели и задачи дисциплины

В дисциплине изучаются законы равновесия и движения жидкостей и газов и приложение этих законов к решению практических задач в соответствии с видами профессиональной деятельности бакалавра по направлению подготовки151900 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств.

Цель изучения дисциплины:

-ознакомить с основными свойствами жидкостей и газов; законами движения жидкостей;

-с основными приемами и методами расчетов гидравлических устройств.

Задачи дисциплины – научить методам расчета различных гидравлических устройств и систем для применения в практической деятельности.

II. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой (обязательной) части профессионального цикла.

Для изучения дисциплины "Гидравлика" необходимо знание высшей математики(дифференциальные уравнения), физики (основные физические величины и константы; операции со скоростями и ускорениями при сложном движении точки) и теоретической механики (теоремы об изменении количества движения и кинематического момента).

Знание гидравлики позволит студенту в дальнейшем освоить дисциплину"Автоматизированный электрогидропривод".

III. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ПК-1: способность использовать основные закономерности, действующие в процессе из-

готовления машиностроительной продукции для производства изделий требуемого качес,тва заданного количества при наименьших затратах общественного труда;

ПК-2: способность выбирать основные и вспомогательные материалы для изготовления изделий машиностроения, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и численные методы при разработке их математических моделей;

ПК-7: способность участвовать в разработке обобщенных вариантов решения пробле,м связанных с машиностроительными производствами, выборе на основе анализа вариантов оп-

тимального, прогнозировании последствий решения; ПК-8: способность участвовать в разработке проектов изделий машиностроения с учетом

технологических, конструкторских, эксплуатационных, эстетических, экономических и управленческих параметров;

ПК-14: способность разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию машиностроительных производств, оформлять законченные проектно-конструкторские работы;

ПК-20: способность осваивать на практике и совершенствовать технологии, системы и средства машиностроительных производств.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные физические свойства жидкостей и газов; законы их кинематики, статики и динамики; силы, действующие в жидкостях; гидромеханические процессы; гидравлическое оборудование; схемы применения численных методов и их реализацию на ЭВМ.

Уметь: использовать для решения типовых задач законы гидравлики; проектировать гидравлические системы.

Владеть: навыками выбора аналогов и прототипов конструкций при их проектировании; навыками оформления результатов исследований и принятия соответствующих решений.

2

IV. Объем дисциплины по видам учебной работы

Вид учебной работы		Всего		Семестры
			1
Общая трудоемкость дисциплины:		3 з.е.	108
		(108 час.)
в том числе с учетом переаттестации		1 з.е.	36
		(36 час.)
Аудиторные занятия,	всего (час.):	34	34
в том числе:		17	17
– лекции (Л)
– практические занятия (ПЗ),
семинары (С), коллоквиумы (К)
– лабораторные работы (ЛР)		17	17
– другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа,	всего (час.):	38	38
в том числе:
– курсовой проект (работа)
– расчетно-графические, домашние работы		14	14
– реферат
– другие виды самостоятельной работы		24	24
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		зачет	зачет

V. Содержание дисциплины

№	Название раздела дисциплины и	Лекции	ПЗ или С ЛР
п/п	его содержание по темам

1	2	3	4	5
1	Основные физические свойства жидкостей и газов.	2		5
	Гидростатика
2	Кинематика и динамика жидкостей и газов	5		4
3	Режимы движения жидкости и основы гидродинами-	3		3
	ческого подобия
4	Гидравлический расчет трубопроводов. Гидравличе-	3		2
	ское оборудование
5	Истечение жидкости через отверстия и насадки	2		3
6	Численные методы и их реализация на ЭВМ	2

Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Основные свойства жидкостей и газов Предмет и задачи гидравлики. Область применения. Определение жидкости. Текучесть.

Плотность. Удельный вес. Сжимаемость. Температурное расширение. Вязкость. Поверхностное натяжение. Силы, действующие в жидкости (массовые и поверхностные). Нормальные и касательные напряжения. Закон Ньютона для внутреннего трения. Параметры жидкости, характери-

3

зующие ее состояние. Модель идеальной (невязкой) жидкости. Гипотеза сплошности. Давление, единицы измерения давления. Вакуум.

Гидростатика Задачи гидростатики. Общие законы и уравнения статики жидкостей и газов. Дифферен-

циальные уравнения равновесия. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Поверхность уровня и ее свойства. Приборы для измерения давления. Сила давления на плоскую стенку. Сила давления жидкости на криволинейную стенку. Закон Архимеда.

Абсолютный и относительный покой(равновесие) жидких сред. Равновесие жидкости под действием сил тяжести и инерции. Прямолинейное равноускоренное движение сосуда с жидкостью. Равновесие капельной жидкости во вращающемся сосуде.

Раздел 2. Кинематика и динамика жидкостей и газов Основные понятия кинематики и динамики жидкости. Методы Лагранжа и Эйлера ис-

следования движения жидкости. Основные понятия кинематики жидкости: поле скоростей, траектория, линия тока, элементарная струйка, живое сечение, местная скорость, средняя по сечению скорость, установившееся и неустановившееся движение, расход, поток.

Основные уравнения движения жидкости. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнения Эйлера). Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (уравнения Навье – Стокса). Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Формы записи уравнения Бернулли. Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли. Пределы применения уравнения Бернулли. Примеры применения уравнения Бернулли в технике(расходомер Вентури, трубка Пито – Прандтля).

Раздел 3. Режимы движения жидкости и основы гидродинамического подобия Режимы движения жидкости (ламинарное и турбулентное). Пограничный слой. Шерохо-

ватость стенок (абсолютная, относительная, эквивалентная). Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Потери напора в трубах. Формулы для определения коэффициента потерь. Опыты Никурадзе.

Подобие гидромеханических процессо.в Виды подобия(геометрическое, кинематическое, динамическое). Критерии гидромеханического подобия.

Раздел 4. Гидравлический расчет трубопроводов. Гидравлическое оборудование Классификация трубопроводов. Расчет простого трубопровода. Основные расчетные за-

дачи. Гидравлическое оборудование. Местные гидравлические сопротивления. Внезапное расширение потока. Диффузоры. Сужение трубы. Диафрагмы. Колена. Местные потери напора. Гидравлический удар. Кавитация в местных гидравлических сопротивлениях. Влияние эксплуатации трубопровода на потери напора.

Раздел 5. Истечение жидкости через отверстия и насадки 1 Общие сведения об отверстиях и насадках. Несовершенное сжатие струи. Инверсия.

Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре. Насадки различного типа. Истечение жидкости через внешний цилиндрический насадок при постоянном напоре. Истечение жидкости при переменном напоре.

Раздел 6. Численные методы и их реализация на ЭВМ Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Расчетные схе-

мы. Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса.

VI. Практические (семинарские) занятия

– учебным планом не предусмотрены.

4

VII. Лабораторные работы

№ раздела							Формы контроля
дисцип-	Наименование лабораторной работы				Часы		выполнения
лины							работы
1		2				3	4
1	Приборы для	измерения давления. Поверка		пру-		2	письменный отчет,
	жинного манометра						защита
	Относительное	равновесие	жидкости всудесо,				письменный отчет,
1	вращающемся вокруг вертикальной оси с постоян-					3
							защита
	ной угловой скоростью.
2	Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости					3	письменный отчет,
							защита
3	Режимы движения жидкости					3	письменный отчет,
							защита
3, 4	Определение коэффициента		гидравлического	тре-		3	письменный отчет,
	ния трубопровода. Потери напора на трение						защита
5	Истечение жидкости через отверстия и насадки					3	письменный отчет,
							защита

VIII. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Основными видами самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины явля-

ются:

-подготовка к лабораторным работам;

-работа над лекционным материалом по конспектам, учебникам и учебным пособиям;

-выполнение домашних заданий;

-самотестирование по контрольным вопросам (тестам).

Контрольная работа заключается в решении задач по различным разделам дисциплины:

-основные свойства жидкостей и газов,

-гидростатика,

-кинематика и динамика жидкостей и газов,

-режимы движения жидкости и основы гидромеханического подобия;

-местные гидравлические сопротивления;

-истечение жидкости через отверстия и насадки;

-гидравлическое оборудование, гидравлический расчет трубопроводов.

IX. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения

Контроль освоения дисциплины производится в соответствии с Положением о рейтинговой системе контроля успеваемости студентов СибГАУ.

Текущая аттестация студентов производится в дискретные временные интервалы лектором и преподавателями, ведущими лабораторные работы по дисциплине в следующих формах:

-тестирование;

-письменные домашние задания;

-выполнение лабораторных работ;

-защита лабораторных работ;

-отдельно оцениваются личностные качества студента(аккуратность, исполнительность, инициативность) – работа у доски, своевременная сдача тестов; отчетов по лабораторным работам и письменных домашних заданий.

5

Промежуточный контроль в семестре проходит в форме устных опросов по вопросам дисциплины.

Контрольные вопросы и задания текущей и промежуточной аттестации:

2 Основные свойства жидкости и газов (плотность, вязкость, сжимаемость, упругость и

др.)

3Силы, действующие в жидкости

4Закон Ньютона для внутреннего трения

5Параметры жидкости, характеризующие ее состояние. Модель идеальной (невязкой) жидкости. Гипотеза сплошности

6Задачи гидростатики. Дифференциальные уравнения равновесия

7Гидростатическое давление и его свойства. Основное уравнение гидростатики

8Закон Паскаля. Применение закона Паскаля

9Закон Архимеда

10Поверхность уровня и ее свойства.

11Пьезометрическая высота, вакуум

12Измерение давления, приборы для измерения давления

13Сила давления жидкости на плоскую поверхность

14Сила давления жидкости на криволинейные стенки

15Прямолинейное равноускоренное движение сосуда с жидкостью

16Равномерное вращение сосуда с жидкостью

17Основные понятия кинематики и динамики жидкости

18Способы описания движения жидкостей и газов

19Понятие о линиях и трубках тока. Ускорение жидкой частицы. Расход элементарной струйки и расход через поверхность

20Основные уравнения движения жидкости.

21Уравнения Эйлера для вязкой жидкости

22Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (уравнения Навье-Стокса)

23Подобие гидродинамических процессов. Виды подобия.

24Критерии гидродинамического подобия

25Турбулентное течение жидкости. Особенности течения

26Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости

27Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости

28Формы записи уравнения Бернулли

29Пределы применения уравнения Бернулли

30Уравнение Бернулли для газов

31Расходомер Вентури, трубка Пито – Прандтля

32Потери напора. Общие сведения

33Потери напора при ламинарном и турбулентном режимах течения

34Влияние шероховатости на потери напора

35Местные гидравлические сопротивления: повороты, тройники, переходники, клапа-

ны и т.д.

36Кавитация в местных гидравлических сопротивлениях

37Внезапное и плавное расширение канала. Диффузоры

38Внезапное и плавное сужение канала. Конфузоры

39Внезапный и плавный поворот канала.

40Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре

41Несовершенное сжатие струи. Инверсия

42Истечение жидкости под уровень

43Истечение жидкости через насадки

44Истечение жидкости при переменном напоре (опорожнение сосудов)

45Расчет простого трубопровода. Основные расчетные задачи

46Гидравлический удар в трубах

47Влияние эксплуатации трубопровода на потери напора

6