Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа




НазваниеСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа
страница7/36
Дата03.02.2016
Размер7,02 Kb.
ТипПрограмма
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   36

Термо- и гидродинамика Thermo- and fluid dynamics



1. Общая информация


Название курса

Термо- и гидродинамика


Факультет/

Институт, Кафедра

Физико-технический факультет, кафедра физики

Программа, для которой предлагается курс

Магистерская программа «Промышленная экология» со специализацией для Волго-Каспийского региона

Идентификацион-ный номер курса

М.2.2.2

Цикл, модуль, к которому курс относится

Профессиональный цикл, вариативная часть (ФГОС)

Модуль 1

Дидактический цикл

1 семестр

Тип аудиторных занятий

Лекции, практические занятия

Краткое описание курса

Термо- и гидродинамика, предмет и объекты изучения. Элементы классической термодинамики. Уравнения состояния идеального и реального газа. I и II законы термодинамики. Законы сохранения массы, энергии, импульса. Многофазные системы, формы поверхности раздела фаз. Термодинамическое и фазовое равновесие. Совместный перенос вещества, теплоты и импульса.

Статика и динамика жидкостей, основные закономерности. Характер движения реальных текучих сред. Структура турбулентного потока. Пограничные слои на границе «поток – твердая поверхность». Пограничные слои между фазами в многофазных системах.

Теория турбулентности. Теория пограничного слоя: гипотеза Прандтля-Тейлора и ее модификации (схема Кармана, гипотеза Ландау-Левича). Турбулентное течение вдоль плоской пластины.

Конвективный теплообмен, основные закономерности. Теория теплового пограничного слоя.

Конвективная диффузия в жидкостях, основные закономерности. Теория диффузионного пограничного слоя. Термодиффузия. Межфазный тепломассоперенос.

Физическое и математическое моделирование. Теория подобия. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием критериальных уравнений. Модели гидродинамической структуры потока. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием моделей структуры потока.

Вычислительная гидромеханика. Метод конечных разностей, его применение для решения уравнений термо- и гидродинамики. Моделирование турбулентности. Численные решения частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием Ansys-CFX.

Полное описание курса

Термо и гидродинамика, предмет и объекты изучения, цели и задачи курса.

Физические свойства жидкостей. Понятие идеальной и реальной жидкости. Объемные и поверхностные силы, действующие на жидкость. Механическое равновесие жидкостей. Многофазные системы, формы поверхности раздела фаз.

Элементы классической термодинамики. Понятие идеального газа. Термические параметры состояния, уравнение состояния идеального газа. Функции состояния, теплота и работа. I и II законы термодинамики. Теплоемкость, ее виды. Термодинамические соотношения Максвелла. Коэффициент теплового расширения жидкостей. Отличительные свойства жидкостей и газов, изотермы парожидкостных систем. Критические параметры. Реальные газы.

Явления переноса. Перенос вещества (диффузия), теплоты (теплопроводность), импульса (количества движения). Понятие потока, градиента скалярной интенсивности. Основные уравнения. Законы сохранения массы, энергии, импульса. Термодинамическое и фазовое равновесие. Совместный перенос вещества, теплоты и импульса.

Уравнения гидродинамики. Основные параметры потока жидкости: скорость и расход. Установившиеся и неустановившиеся потоки. Закон внутреннего трения Ньютона. Уравнение неразрывности (сплошности) потока в дифференциальной и интегральной форме. Дифференциальное уравнение движения Эйлера. Дифференциальное уравнение движения Навье – Стокса. Изменение внутренней энергии движущейся жидкости. Теорема Бернулли.

Характер движения реальных текучих сред. Понятие ламинарного и турбулентного движения жидкости. Понятие критерия Рейнольдса. Распределение скоростей в поперечном сечении потока при ламинарном и турбулентном движении. Структура турбулентного потока. Пограничные слои на границе «поток – твердая поверхность». Пограничные слои между фазами в многофазных системах.

Теория турбулентности. Теория пограничного слоя. Характеристики турбулентного потока: турбулентная вязкость, истинная и осредненная локальные скорости, мгновенная пульсационная скорость, интенсивность и масштаб турбулентности. Теория пограничного слоя: гипотеза Прандтля-Тейлора и ее модификации (схема Кармана, гипотеза Ландау-Левича), общие уравнения. Турбулентное течение вдоль плоской пластины.

Конвективный теплообмен. Теплопередача в жидкостях. Понятие свободной и вынужденной конвекции, теплоотдачи и теплопередачи. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена. Основное уравнение теплоотдачи. Основное уравнение теплопередачи. Связь коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Теория теплового пограничного слоя, основные уравнения.

Конвективная диффузия в жидкостях. Массопередача в жидкостях. Понятия турбулентной и конвективной диффузии, массотдачи, массопередачи. Дифференциальное уравнение конвективной диффузии. Основное уравнение массоотдачи. Основное уравнение массопередачи. Связь коэффициентов массоотдачи и массопередачи. Теория диффузионного пограничного слоя, основные уравнения. Термодиффузия. Межфазный тепломассоперенос.

Физическое и математическое моделирование. Теория подобия. Понятие физического и математического моделирования. Теория подобия, ее основные принципы. Подобие условий однозначности. Инварианты подобия: симплексы и критерии. Теоремы подобия. Обобщенное критериальное уравнение. Метод анализа размерностей. Критерии гидродинамического подобия, подобия тепловых и масообменных процессов. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием критериальных уравнений.

Моделирование гидродинамической структуры потока. Структура потока. Модели гидродинамической структуры потока: идеального смешения, идеального вытеснения, ячеечная, диффузионная, комбинированная. Кривые отклика, основные уравнения. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием моделей структуры потока.

Вычислительная гидромеханика. Метод конечных разностей, его применение для решения уравнений термогидродинамики. Моделирование турбулентности (модели турбулентной вязкости, рейнольдсовых напряжений, метод моделирования крупных вихрей). Численные решения частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием Ansys-CFX.

Распределение по времени:

Лекции – 3 ч

Практические занятия -15 ч

Самостоятельная работа -54 ч

Итого: 72 ч

Необходимые знания

Формальные

Физика, математика, физическая химия

Другие

Информатика, процессы и аппараты химической технологии, моделирование энерго- и ресурсосберегающих процессов в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

Результаты обучения

Студенты должны получить умения и навыки комплексного математического анализа и решения задач оптимизации гидродинамических, тепло- и массообменных процессов на основе знания о влиянии движения жидкостей на химические и физико-химические превращения и о влиянии физико-химических факторов на движение жидкостей.

Студенты должны иметь углубленные знания в области гидромеханики и тепломассообмена, развитые навыки решения многомерных дифференциальных уравнений, практические навыков работы со справочной и научно-технической литературой, информационными ресурсами, специализированными программными комплексами

Продолжитель-ность курса (в зачетных единицах)

2

Методы и критерии оценки

  1. Посещение занятий.

  2. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы.

  3. Качественное выполнение тестов (промежуточный и итоговый контроль знаний).

  4. Качественное выполнение лабораторных работ и письменных отчетов по ним.

Форма итоговой оценки знаний

Зачет с оценкой

Тип курса

обязательный

Формы обучения

  1. Лекции с использованием средств Multimedia.

  2. Решение задач.

  3. Семинары.

  4. Тестирование.

  5. Самостоятельная работа (информационно-образовательная среда, библиотека).

Язык

Русский/английский

Библиография

              1. Бэтчелор Дж.К. Введение в динамику жидкостей / Дж. К. Бэтчелор. – 2-е изд., стереотип. – Ижевск: РХД, 2004. – 768 с.

  1. Цветков Ф.Ф. Тепломассообмен: учеб. пособ. для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 550 с.

  2. Ландау Л.Д. Теоретическая физика: учеб. пособ. для вузов: в 10 т. Т. VI. Гидродинамика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц; под ред. Л.П. Питаевского. – 5-е изд., стереотип. – М.: Физматлит, 2006. – 736 с.

  3. Аникеев А.А. Основы вычислительного теплообмена и гидродинамики / А.А. Аникеев, А.М. Молчанов, Д.С.Янышев. – М.: Либроком, 2010. – 152 с.

  4. Алексин В.А. Математические модели турбулентных течений: учеб. пособ. для вузов / В.А. Алексин. – М.: Издательство МГИУ, 2007. – 52 с.

Дополнительная литература

  1. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. Т. 1. М.: Мир, 1990. 384 с.

  2. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. Т. 2. М.: Мир, 1990. 392 с.

  3. Марстен Дж. Е. Математические основы механики жидкости / Дж. Е. Марстен, А. Чорин. – Ижевск: РХД, 2004. – 208 с.

  4. Шваб А.В. Теория конвективного теплообмена / А.В. Шваб. – Томск: НТЛ, 2007. – 188 с.

  5. Берд Р. Явления переноса / Р. Берд, В. Стюарт, Е. Лайтфут. – М.: Химия, 1974. – 688 с.

  6. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов / А.Ю. Закгейм. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1982. – 288 с.




Место проведения занятий

Физико-технический факультет, кафедра физики

Координатор курса

к.ф-м.н., доцент Костюченко Л.С.

Преподаватели

к.ф-м.н., доцент Костюченко Л.С.

Примечания

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   36

Похожие:

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconЛогистические системы розничных торговых сетей
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа icon«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.» Профессионально-педагогический колледж
Рабочая программа разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос) по специальности среднего...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconМетодические указания по учебной дисциплине «Полиэтиленовые газопроводы» для студентов заочного обучения
Рецензент: доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики» фгбоу впо «Саратовский...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconМетодические указания по учебной дисциплине «Основы сварки» для студентов заочного обучения
Рецензент: доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики» фгбоу впо «Саратовский...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconМетодические указания по учебной дисциплине «Строительство и эксплуатация агзс» для студентов заочного обучения
Рецензент: доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики» фгбоу впо «Саратовский...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconМеталлосплавные катоды для магнетронов миллиметрового диапазона с торцевой пушкой
Защита состоится «26» декабря 2011 г в 15 00 часов на заседании диссертационного совета д 212. 242. 01 при фгбоу впо «Саратовский...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconСпецифика уличной социальной работы с безнадзорными и несовершеннолетними правонарушителями направление
Диссертация выполнена на кафедре социологии, социальной антропологии, социальной работы Федерального государственного бюджетного...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconИнтеллектуальная миграция малого российского города
Защита состоится «16» декабря 2010 г в 11 часов на заседании диссертационного совета д 212. 242. 03 при гоу впо «Саратовский государственный...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Современные европейские методы обучения и их применение в магистерской программе
Современные европейские методы обучения и их применение в магистерской программе «Промышленная экология» (со специализацией для Волго-Каспийского...
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа iconСаратовский государственный технический университет
Программа утверждена на заседании умкс по направлению «Электроника и наноэлектроника»
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница