2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Самостоятельной работой студентов по дисциплине «Гидрогазодинамика» является изучение вопросов теоретического курса – теоретическое обучение (ТО), не рассматриваемых на аудиторных занятиях. Трудоемкость этой работы составляет 1,39 з. е. / 50 ч. Цели и задачи ее заключаются в углубленной проработке содержания лекций, привитии навыков самостоятельной творческой, в том числе научно-исследовательской, деятельности, практическом применении знаний и умений, полученных на лекционных занятиях, изучении вопросов, вынесенных за пределы лекционного курса.
Изучение вопросов, вынесенных на самостоятельное освоение, необходимо студентам при подготовке к лекциям, лабораторным работам, решению задач и различным видам аттестации, предусматривающим контроль знаний по всему теоретическому курсу. По вопросам для самостоятельного освоения можно указать студентам на полезность составления конспекта, дополняющего конспект лекций по дисциплине.
Вопросы для самостоятельного освоения приведены на с. 7 данных методических указаний. По каждому вопросу, вынесенному на самостоятельное освоение, дается список основной литературы с указанием страниц, которые должны быть проработаны, и список дополнительной литературы, из которой также можно получить необходимые знания, но без указания конкретных страниц. Такой подход позволяетсформировать компетенцииИК-4, СЛК-1 и ПК-7.
Самостоятельная работа должна осуществляться как на основе использования учебно-методической литературы, так и интернет-ресурсов и специализированных программных средств [17-19, 21].
Самостоятельное изучение теоретического материала является элементом обучения самостоятельному приобретению новых знаний как одной из важнейших профессиональных компетенций.
Студенты должны знать, что самостоятельно изучаемые вопросы курса включены в контрольно-измерительные материалы для проведения промежуточного контроля и итоговой аттестации по дисциплине (экзамена).
Вопросыдлясамостоятельногоизучения
Модуль1. Общиезаконыиуравнениястатикиидинамикижидкостейигазов
Раздел1. Кинематикажидкойсреды
Тема 1. Введение Краткие исторические сведения о развитии науки.
Тема 2. Основные физические свойства жидкостей и газов Элементы термодинамики и молекулярно-кинетической теории;
Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе |
8 |
2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Вопросы для самостоятельного изучения
Особые свойства воды. Тема 3. Кинематика
Связь между эйлеровым и лагранжевым способами задания движения; Тождественность тензоров деформации при эйлеровом и лагранжевом
методе задания движения в случае малых деформаций; Связь между тензором деформации и тензором скорости деформации,
тензором поворота и тензором вращения.
Раздел2. Законысохраненияиосновныеуравнениягидрогазодинамики
Тема 4. Уравнение движения в напряжениях Силы, действующие в жидкостях; напряжения поверхностных сил; напряженное состояние;
Нормальные и касательные напряжения, их совокупность, выражаемая тензором.
Тема 5. Гидростатика Два способа выражения и отсчета давления;
Гидростатический закон давления. Равновесие атмосферы, распределение давления по высоте;
Плавание тел в жидкости (газе); Устойчивость равновесия в условиях теплообмена.
Тема 6. Основные уравнения гидрогазодинамики Уравнение энергии для струйки несжимаемой и сжимаемой жидкости. Тема 7. Уравнения движения идеальной жидкости и газа Ограничения на скорости движения жидкостей и газов; Уравнение Бернулли для относительного движения; Трубка Пито; Бароклинная жидкость (примеры возникновения вихрей).
Тема 8. Уравнения Навье-Стокса Уравнение переноса теплоты;
Слоистые движения вязкой жидкости (течения в каналах, трубах); Уравнение Бернулли для трубки тока конечных размеров для простых
течений.
Тема 9. Основные законы моделирования Математические модели и использование ЭВМ; Частные законы гидродинамического подобия; Определение коэффициентов Кориолиса и Буссинеска; Определение местных и путевых потерь;
Моделирование движения жидкости в напорных трубопроводах, открытых руслах, сооружениях, гидропневмосистемах и гидромашинах.
Раздел3. Одномерноетечениенесжимаемойжидкости
Тема 10. Виды записи уравнения энергии; Физический смысл членов уравнения Бернулли;
Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе |
9 |
2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Вопросы для самостоятельного изучения
Примеры его практического применения; Общая природа гидравлических сопротивлений;
Структура формул для вычисления потерь удельной энергии (напора). Тема 11. Равномерное движение жидкости Сопротивления по длине, основная формула потерь; Зоны гидродинамического сопротивления;
Законы распределения скоростей и сопротивление при турбулентном течении жидкости в трубах;
Наиболее употребительные формулы для гидравлического коэффициента трения.
Тема 12. Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки Насадки различных видов; Затопленные струи жидкости и газа;
Структура течения и расчетные зависимости; Струи в ограниченном и полуограниченном пространстве. Тема 13. Одномерное неустановившееся движение
Случаи малых ускорений – истечение из резервуаров при переменном напоре;
Уравнение Бернулли для газа; Изотермическое и адиабатное движение газа в трубах.
Тема 14. Местные гидравлические сопротивления Сложение потерь напора; Расчет тяги дымовой трубы;
Расчет газопроводов систем вентиляции и газоходов. Тема 15. Одномерные движения сжимаемой жидкости Контактные разрывы и ударные волны; Соотношения на разрыве.
Модуль2. Двухфазныепотокижидкостиигаза
Раздел4. Двухфазныетечения
Тема 16. Виды двухфазных потоков и их классификация Системы газ – твердые частицы, жидкость – твердые частицы;
Установившееся и неустановившееся течение газожидкостных смесей; Расход жидкости, газа и газожидкостной смеси; Принципы гидравлического расчета отстойников; Понятие о псевдосжиженном слое.
Тема 17. Использование законов сохранения для двухфазных потоков Перенос импульса через поверхность в смесях; Взаимодействие на границе раздела фаз;
Условия совместности на границе раздела фаз для потока массы, импульса и энергии.
Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе |
10 |
2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Вопросы для самостоятельного изучения
Тема 18. Особенности осаждения (всплывания) капель жидкости и газовых пузырей
Особенности течения жидкостей с высокомолекулярными присадками; Интенсификация перемешивания; Барботаж.
Раздел5. Неодномерныетечениявязкойнесжимаемойжидкости
Тема 19. Пространственные потенциальные течения Неустановившееся движение тела в идеальной жидкости, инерционное
сопротивление и понятие о присоединенных массах; Плоские и осесимметричные течения невязкого газа; Распространение малых возмущений в газе.
Тема 20. Методы решения уравнений Навье-Стокса Внешняя задача гидродинамики.
Тема 21. Основные понятия пограничного слоя Тепловой и диффузионный турбулентный слой; Примеры плоских автомодельных решений Прандтля; Задача Блазиуса.
Тема 22. Понятие о численных методах в механике жидкости Простейшие плоские потенциальные потоки (равномерный поток, ис-
точник-сток, диполь, вихрь, вихревой слой); Обтекание с циркуляцией плоской пластины;
Постановка задачи об обтекании крыльевого профиля; Элементы методов теории струй идеальной жидкости.
Раздел6. Газовыетечения. Современныепроблемыгидрогазодинамики
Тема 23. Течение газа в трубах с трением Управление потоком с помощью пограничной геометрии;
Интенсификация процессов переноса на шероховатой поверхности; Специальные вопросы.
Тема 24. Течения с развитой кавитацией Классификация типов, стадий и форм развития и кавитации; Оценка числа кавитации.
Тема 25. Элементарная теория крыла Использование теории крыла при расчете лопастных машин; Необходимые и достаточные условия равновесия.
Тема 26. Гидравлические машины Классификация насосов и гидродвигателей; Баланс мощности в гидромашинах.
Рекомендуемая литература для самостоятельной проработки указанных вопросов [1, 3, 5].
Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе |
11 |