Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 08 «Гидрогазодинамика» (код и наименование)
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 06 Метрология, стандартизация и сертификация (код, 267.94kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 06 Метрология, стандартизация и сертификация (код, 408.12kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 03 «Механика» (код и наименование), 421.82kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 07 «Перенос энергии и массы, основы теплотехники, 285.91kb.
- Рабочая программа дисциплины «ботаника» Код дисциплины по учебному плану опд., 301.75kb.
- Рабочая программа дисциплины «Зоология» Код дисциплины по учебному плану опд, 751.31kb.
- Рабочая программа дисциплины «экологический мониторинг» Код дисциплины по учебному, 254.39kb.
- Рабочая программа дисциплины «Цитология и гистология» Код дисциплины по учебному плану, 271.37kb.
- Рабочая программа дисциплины «методика преподавания биологии» Код дисциплины по учебному, 350.54kb.
- Рабочая программа дисциплины «методика преподавания экологии» Код дисциплины по учебному, 283.89kb.
1.1 Предмет изучения дисциплины
Предметом изучения дисциплины «Гидрогазодинамика» являются основные физические явления в механике, связанные с использованием газообразного и жидкого состояния вещества в гравитационном поле Земли.
1.2 Цель преподавания дисциплины
Дисциплина имеет целью изучение студентами закономерностей движения сплошных деформируемых сред при выполнении газодинамических и тепловых расчетов оборудования и измерительных систем тепловых и атомных станций, приобретение навыков расчетного и экспериментального исследования течений жидкостей и газов посредством физического и математического моделирования.
1.3 Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины, в соответствии с требованиями квалификационной характеристики специальности 101600 студенты должен:
- знать основные закономерности и уравнения движения жидкости и газа;
- уметь применять уравнения и справочную литературу для расчета различных задач взаимодействия и между твердым телом и движущейся средой;
- уметь рассчитывать газодинамические параметры в различных точках
движущейся среды и на поверхности обтекаемого тела;
- уметь анализировать влияние начальных и конечных параметров и формы обтекаемой поверхности на эффективность работы элементов
энергетических установок;
- уметь математически сформулировать конкретную задачу аэродина-
мических исследований и выполнить ее решение путем физического
или математического моделирования.
1.4 Место дисциплины в учебном процессе
Дисциплина базируется на таких естественно - научных и общепрофесиональных дисциплинах, как «Математика» (дифференциальная геометрия кривых и поверхностей, дифференциальное и интегральное исчисление, вероятность и статистика); «Физика»; «Информатика» (сбор, передача, обработка и накопление информации, алгоритмизация и программирование); «Теоретическая механика», «Материаловедение».
2 Организационно-методические данные дисциплины
(по учебному плану, утвержденному на Ученом совете ОГТИ ,
в УМО ).
Таблица 2.1
| № | Вид работы | Трудоемкость в часах | |
| Очное 4 семестр | Заочное 5 семестр | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Аудиторная работа | | |
| |
| 34 34 - | 6 6 - |
| 2 | Внеаудиторная и самостоятельная работа | | |
| | a) Расчетно-графическое задание b) Самоподготовка (самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала учебников и учебных пособий, подготовка к практическим и лабораторным работам и т.д.). | 1 68 | 1 124 |
| 3 | Общая трудоемкость дисциплин | 136 | 136 |
| 4 | Форма итогового контроля | зачет | зачет |
3 Содержание программы дисциплины
-
Лекционные занятия
3.1.1 Вводные сведения.
3.1.2 Основные физические свойства жидкостей и газов. Общие законы и уравнения статики, кинематики и динамики сплошных сред. Основные понятия и определения. Параметры потока. Свойства жидкостей, газов и паров. Основные термодинамические соотношения. Элементы кинематики сплошных сред. Методы изучения движения жидкости. Линии тока и вихревые линии. Деформация и вращение жидкой частицы. Теорема Гельмгольца.
3.1.3 Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Модель идеальной (невязкой) жидкости.
Вязкость жидкостей и газов. Реальная и идеальная (невязкая) жидкости.
Поверхностные и массовые силы. Тензор напряжений для вязкой и идеальной жидкости. Закон Паскаля. Жидкость в поле силы тяжести. Равновесие вращающейся жидкости. Закон Архимеда. Равновесие сжимаемой жидкости. Атмосфера в поле силы тяжести.
- Общая интегральная форма уравнений количества движения и мо-
мента количества движения (частные случаи).
- Подобие гидромеханических процессов. Теория физического подобия.
Теория размерности формулы Фурье. Определяющие параметры, -теорема подобия. Критерии подобия и моделирования. Роль подобия в теоретических и экспериментальных исследованиях.
- Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме
(частные случаи).
3.1.7 Одномерные потоки жидкостей и газов. Одномерное установившееся движение жидкости. Роль одномерного анализа при решении технических задач. Основные уравнения. Скорость звука. Различные формы уравнения энергии. Изоэнтропийное течение. Параметры торможения и критические параметры. Газодинамические функции и газодинамические таблицы. Критический расход. Суживающее сопло и сопло Лаваля. Режимы течения и изменение параметров потока по длине сопла Лаваля. Переменный режим работы суживающегося сопла. Одномерные течения при различных воздействиях на поток. Установившееся течение сжимаемой вязкой жидкости в теплоизолированной трубе постоянного сечения. Критическая длина трубы. Распределение скоростей и давлений вдоль трубы. Течение идеальной сжимаемой жидкости в канале с постоянной площадью поперечного сечения и прямым скачком уплотнения. Расчет параметров течения в сопле Лаваля со скачком уплотнения.
3.1.8 Плоское (двумерное) движение идеальной жидкости. Уравнение количества движения в форме Громеки –Ламба. Вихревое и безвихревое течения. Соотношения Коши - Римана. Уравнение Бернулли и интеграл Коши -Лагранжа. Начальные и граничные условия уравнений идеальной жидкости. Функция тока, потенциал скорости и их свойства. Комплексный потенциал и комплексная скорость. Однородный поток, сток (исток), вихрь и диполь на плоскости. Применение теории функций комплексного переменного к расчету потоков. Обтекание цилиндра установившимся потоком идеальной жидкости на плоскости. Теорема Жуковского о подъемной силе. Вихри в идеальной жидкости.
- Уравнение движения для вязкой жидкости. Уравнение движения для
вязкой несжимаемой жидкости.
3.1.10 Пограничный слой. Дифференциальное уравнение пограничного слоя. Гипотеза о пограничном слое. Основные особенности и допущения. Распределение скоростей в пограничном слое. Дифференциальное уравнение пограничного слоя для установившегося течения несжимаемой жидкости. Интегральное соотношение для пограничного слоя (уравнение Кармана). Условные толщины пограничного слоя. Расчет ламинарного и турбулетного пограничного слоя на пластине. Коэффициенты трения и потери энергии при обтекании пластины.
3.1.11 Сопротивление тел, обтекаемых вязкой жидкостью. Отрыв пограничного слоя. Схема отрыва. Особенности отрыва ламинарного и турбулентного пограничного слоя. Сила сопротивления и безразмерный коэффициент сопротивления. Хорошо и плохо обтекаемые тела. Крыловидные профили и аэродинамические решетки. Закон сопротивления для цилиндра. Кризис сопротивления плохо обтекаемых тел. Парадокс Даламбера. Минимизация сопротивления при обтекании тел в различных технических задачах.
- Сопротивление при течении жидкости в трубах, местные сопротив -
ления. Ламинарное установившееся течение вязкой жидкости в трубах. Распределение скоростей в поперечном сечении. Безразмерный коэффициент
сопротивления.
- Турбулентность и ее основные статистические характеристики.
Особенности турбулентного течения. Степень турбулентности. Трение при турбулентном течении. Статистические характеристики турбулентности.
- Уравнения Навье-Стокса и Рейнольдса. Закон Хагена-Пуазейля.
Универсальные законы распределения скорости. Уравнение Рейнольдса для турбулентного течения несжимаемой жидкости. Турбулентное течение в трубах. Универсальные законы сопротивления для гладких труб. Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Различные виды местных сопротивлений. Сопротивление при внезапном изменении площади каналов.
3.1.15 Сверхзвуковые течения. Скачки уплотнений. Особенности распространения слабых возмущений в дозвуковых и сверхзвуковых потоках. Волны возмущения и характеристики. Угол Маха. Уравнение характеристик в плоскости течения. Плоскость годографа. Диаграмма характеристик. Расчет простейших сверхзвуковых течений. Образование скачков уплотнений. Ударная поляра и диаграмма ударных поляр. Обтекание тел сверхзвуковым потоком.
3.1.16 Особенности двухкомпонентных и двухфазных течений. Течение жидкости при фазовом равновесии. Тепловой скачок и скачок конденсации. Особенности двухкомпонентных и двухфазных течений. Особенности гомогенного течения газа с постоянной концентрацией примесей. Двухфазное течение при фазовом равновесии. Двухфазное течение с полным переохлаждением. Влияние переохлаждения на коэффициент расхода. Тепловой скачок при подводе теплоты к потоку. Зависимость между безразмерными скоростями до и после теплового скачка. Уравнения
скачка конденсации. Степень повышения давления в скачке конденсации.