Электронный учебно-методический комплекс

Гидрогазодинамика

Учебная программа дисциплины

Учебное пособие

Лабораторный практикум

Методические указания по самостоятельной работе

Банк тестовых заданий в системе UniTest

Красноярск ИПК СФУ

2009

УДК 532.5(075) ББК 22.253я73 К90

Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Гидрогазодинамика» подготовлен в рамках реализации Программы развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (СФУ) на 2007–2010 гг.

Рецензенты:

Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин

К90	Гидрогазодинамика [Электронный ресурс] : метод. указания по самостоя-
	тельной работе / сост. :		Е. Б. Истягина, А. С. Криволуцкий. – Электрон. дан.
	(3 Мб). –	Красноярск :	ИПК СФУ, 2009. – (Гидрогазодинамика : УМКД
	№ 1555/977–2008 / рук. творч. коллектива В. А. Кулагин). – 1 электрон. опт.
	диск (DVD). – Систем. требования : Intel Pentium (или аналогичный процессор
	других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памяти ; 50 Мб свободно-
	го дискового пространства ; привод DVD ; операционная система Microsoft
	Windows XP SP 2 / Vista (32 бит) ; Adobe Reader 7.0 (или аналогичный продукт
	для чтения файлов формата pdf).
	ISBN 978-5-7638-1692-1 (комплекса)
	Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320902511 (ком-
	плекса)
	Настоящее издание является частью электронного учебно-методического ком-
	плекса по дисциплине «Гидрогазодинамика», включающего учебную программу дис-
	циплины, учебное пособие, лабораторный практикум, наглядное пособие «Гидрогазо-
	динамика.	Презентационные материалы», контрольно-измерительные материалы
	«Гидрогазодинамика. Банк тестовых заданий».
	Рассмотрены основные виды самостоятельной работы при изучении дисциплины

«Гидрогазодинамика».

Предназначена студентам направления подготовки бакалавров 140100.62 «Теплоэнергетика и теплотехника» укрупненной группы 140100 «Энергетика».

© Сибирский федеральный университет, 2009

Рекомендовано к изданию Инновационно-методическим управлением СФУ

Редактор Н. А. Варфоломеева

Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения Информационно-телекоммуникационного комплекса СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ

Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм.

Подп. к использованию 30.11.2009 Объем 3 Мб

Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

Оглавление
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ....................................................	5
1. СТРУКТУРА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ........	6
2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА.......	8
Вопросы для самостоятельного изучения...............................................	8
Модуль 1. Общие законы и уравнения статики и динамики
жидкостей и газов......................................................................................................	8
Раздел 1. Кинематика жидкой среды.......................................................................	8
Раздел 2. Законы сохранения и основные уравнения гидрогазодинамики...........	9
Раздел 3. Одномерное течение несжимаемой жидкости........................................	9
Модуль 2. Двухфазные потоки жидкости и газа.................................................	10
Раздел 4. Двухфазные течения..............................................................................	10
Раздел 5. Неодномерные течения вязкой несжимаемой жидкости.....................	11
Раздел 6. Газовые течения. Современные проблемы гидрогазодинамики........	11
3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ .................................................	12
4. Подготовка к выполнению
лабораторных работ................................................	55
5. РЕАЛИЗАЦИЯ ГРАФИКА УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ............................	56
6. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ
КРЕДИТНО-РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ..................	57
7. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ..........................	58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...........................	59
Основной........................................................................................................	59
Дополнительный..........................................................................................	59
Методическая литература...........................................................................	59
Электронные и интернет-ресурсы............................................................	60
Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и
материалов по техническим средствам обучения................................	61
ПРИЛОЖЕНИЯ ..........................................................	62
Приложение 1. Единицы измерения физических величин..................	62
Приложение 2. Техническая характеристика рабочих жидкостей......	63
Приложение 3. Зависимость коэффициента трения λ от критерия Re
и степени шероховатости dэ ....................................................................	64
е
 Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе	3

ОГЛАВЛЕНИЕ
Приложение 4. Значения коэффициентов местных сопротивлений 65
Приложение 5. Физические характеристики воды на линии
насыщения.....................................................................................................	66
Приложение 6. Краткая таблица газодинамических функций
(k = 1,4; М = 0÷2)............................................................................................	67
Приложение 7. Краткая таблица газодинамических функций
(k = 1,4; М = 2÷4)............................................................................................	72
Приложение 8. График учебного процесса и самостоятельной
работы студентов.........................................................................................	73
Приложение 9. Трудоемкость модулей и видов учебной работы.....	74
Приложение 10. Структура банка тестовых заданий............................	75

 Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе

4

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Механика жидкости и газа является фундаментальной наукой, изучающей движение и равновесие жидких и газообразных сред и их взаимодействие с твердыми телами. Дисциплина «Гидрогазодинамика» является базовой при подготовке бакалавров, обучающихся по направлению 140100.62 «Теплоэнергетика и теплотехника», и дает ясное представление как о теоретических методах расчета движения жидкости и газа, так и о практическом приложении этих методов для расчета теплотехнического оборудования различного назначения.

Студенты должны уметь определять гидравлические потери в современных теплотехнических и водопроводных системах и их элементах, рассчитать поля скоростей, давлений, температур, концентрации вещества и плотности, а также связи между этими полями.

Целью настоящих методических указаний является формирование четких знаний по методологии расчета движения несжимаемой и сжимаемой жидкости в каналах различной формы и приобретение практических навыков использования основных уравнений механики жидкости и газа.

Применение в технике измерительных приборов, градуированных в единицах различных систем, вызывает необходимость знаний соотношения между различными единицами измерения и умения переводить одни единицы в другие. В связи с этим в отдельных задачах применены системы измерения единиц СИ и МКГСС.

Опыт преподавания гидрогазодинамики показывает, что сознательное овладение курсом возможно только на основесистематического решения задач

– процесса, развивающего самостоятельное инженерное мышление. При разработке данных методических указаний ставилась цель добиться возможно более широкого тематического разнообразия и нестандартности задач: многие из них имеют повышенную сложность и требуют вариантного анализа результатов решения. Широко используются графические методы решения, дающие возможность просто и наглядно проанализировать влияние различных факторов на результаты.

Для лучшего усвоения основ гидрогазодинамики и развития практических навыков в решении конкретных задач можно рекомендовать следующий, по мнению авторов, наиболее плодотворный путь.

Ознакомившись с соответствующим введением и методическими указаниями по решению типовых задач, следует переходить к самостоятельному решению нескольких задач выбранной главы. Ответы полезно анализировать, выясняя степень влияния на них различных параметров рассматриваемых систем.

 Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе

5

1. СТРУКТУРА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Самостоятельная работа студентов согласно структуре дисциплины «Гидрогазодинамика» (табл. 1.1) включает:

изучение теоретического курса (ТО): самостоятельная проработка студентами отдельных вопросов теоретического курса. Вопросы, выносимые на самостоятельную проработку, отмечены в п. 3.2 [16] символом * с указанием трудоемкости ТО по темам. Общая трудоемкость самостоятельного теоретического обучения – 50 ч. Самостоятельно изучаемые вопросы курса включаются в экзаменационные билеты [16];

решение задач (РЗ): направлено на закрепление теоретического материала по темам «Физические свойства жидкости», «Гидростатика», «Кинематика несжимаемой жидкости», «Динамика невязкой несжимаемой жидкости», «Динамика вязкой жидкости», «Газовая динамика». Студентам выдаются задачи в соответствии с графиком учебного процесса (см. прил. 3). Общее количество задач – 24. По три задачи по темам «Физические свойства жидкости», «Гидростатика»; шесть задач по теме «Кинематика несжимаемой жидкости»; пять задач по теме «Динамика невязкой несжимаемой жидкости»; по четыре задачи по темам «Динамика вязкой жидкости», «Газовая динамика».

Всего часов на решение задач30.

Выдача задач производится лектором по дисциплине на 3-й, 7-й и 13-й неделях обучения в 4-м семестре. Сдача решенных задач лектору– на 5-й, 11-й и 16-й неделе 4-го семестра.

Решенные задачи представляются в виде машинописного текста, оформленного в соответствии с общими требованиями, изложенными в СТП

01-2007;

подготовка к выполнению лабораторных работ (ЛР) включает про-

токолы отчетов по лабораторным работам, повторение теоретического материала, связанного с выполнением лабораторных работ. Выдача заданий на подготовку осуществляется в соответствии с графиком учебного процесса (см. прил. 8).

Отчеты по лабораторным работам представляются в виде машинописного текста, оформленного в соответствии с общими требованиями, изложенными в СТП 01-2007.

Объем дисциплины и виды учебной работы приведены в табл. 1.1. Модули и разделы дисциплины и виды занятий в зачетных единицах (з. е.) и часах (тематический план занятий) приведены в табл. 1.2.

 Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе

6

1. СТРУКТУРА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

									Таблица 1.1
							Всего
		Вид учебной работы			зачетных еди-				Семестр 4
							ниц
							(часов)
	Общая трудоемкость дисциплины					5,0 (180)			5,0 (180)
	Аудиторные занятия:					2,36 (85)			2,36 (85)
	лекции					1,42 (51)			1,42 (51)
	лабораторные работы (ЛР)					0,94 (34)			0,94 (34)
	Самостоятельная работа:					2,64 (95)			2,64 (95)
	изучение теоретического курса (ТО)					1,39 (50)			1,39 (50)
	решение задач					0,83 (30)			0,83 (30)
	подготовка к лабораторным работам (ЛР)					0,42 (15)			0,42 (15)
	Вид итогового контроля (зачет, экзамен)					экзамен			экзамен
									Таблица 1.2
							Самостоя-
			Лекции,	ЛР,			тельная ра-
	№	Модули и разделы дисциплины	зачетные	зачетные			бота, зачет-		Реализуемые
	п/п		единицы	единицы			ные едини-		компетенции
			(часы)	(часы)			цы
							(часы)
		Модуль 1. Общие законы	0,835 (30)	0,444 (16)			0,666 (24)		ОНК-2
		и уравнения статики и дина-
									ИК-3 ПК-1
		мики жидкостей и газов							ПК-2
	1.1	Кинематика жидкой среды	0,167 (6)	0,167 (6)			0,222 (8)		ОНК-2
									ОНК-3 ИК-3
		Законы сохранения и основные							СЛК-1 ПК-2
	1.2		0,334 (12)	0,111 (4)			0,222 (8)		ПК-1 ПК-7
		уравнения гидрогазодинамики
									ОНК-2
		Одномерное течение несжимае-							ОНК-3 ИК-3
	1.3		0,334 (12)	0,167 (6)			0,222 (8)		ПК-1 ПК-2
		мой жидкости							ПК-1 ПК-12
		Модуль 2. Двухфазные потоки	0,583 (21)	0,5 (18)			0,722 (26)		ОНК-2
		жидкости и газа							ИК-3 ПК-1
	2.4	Двухфазные течения	0,167 (6)	0,111 (4)			0,222 (8)		ПК-13 ПК-14
									ПК-2 ПК-1
	2.5	Неодномерные течения вязкой несжи-	0,222 (8)	0,167 (6)			0,222 (8)		ОНК-2
		маемой жидкости							ОНК-3 ИК-3
									ПК-1 ПК-2,
									ПК-14
	2.6	Газовые течения. Современные про-	0,194 (7)	0,222 (8)			0,278 (10)		ОНК-3 ИК-3
									СЛК-11 ПК-1
		блемы гидрогазодинамики
									ПК-2 ПК-13
									ПК-14

 Гидрогазодинамика. Метод. указания к самостоятельной работе

7