Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ТМС 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Механика жидкости и газа     

 




Направление подготовки

08.03.01 Строительство

Профиль подготовки

"Теплогазоснабжение и вентиляция"

Квалификация (степень)выпускника

Бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

4

144 / 4  

16  

16  

16  

1,6  

0,25  

49,85  

94,15  

Зач. с оц.  

Итого

144 / 4  

16  

16  

16  

1,6  

0,25  

49,85  

94,15  

 

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: теоретическое рассмотрение и практическое закрепление основных законов равновесия и движения жидкости, которые необходимы для понимания и определения энергетики потока, используемого при создании и эксплуатации различного гидравлического оборудования, в частности гидропривода (ГП), металлорежущих станков (МРС).

Важным и необходимым инструментом при изучении основ современной механики жидкости и газов является лабораторный эксперимент. Цикл лабораторных работ проводиться по всем основным разделам курса.

Задачей изучения дисциплины является формирование у студентов знаний и умений использовать классические законы равновесия и движения жидкости при разработке и эксплуатации систем комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Данная задача решается путем рассмотрения теоретических основ механики жидкости и газов на лекциях и получения экспериментальных навыков на лабораторных занятиях.

Место механики жидкости и газов в ряду дисциплин учебного плана определяется тем, что с одной стороны изучение требует знаний физики, высшей математики, теоретической механики и др., а с другой стороны – выводы механики жидкости и газов применяют при изучении таких специальных дисциплин как гидропневмопривод, станочные приспособления, металлорежущие станки и др.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.03))

Курс базируется на знаниях, полученных студентами в области математических и естественно-научных дисциплин.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и математического (компьютерного) моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

ОПК-2 способность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для решения соответствующий физико-математический аппарат.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные физические свойства жидкостей и газов, законы их статики, кинематики и динамики, а также классифицировать силы, действующие в жидкости и гидромеханические процессы (ОПК-1, ОПК-2).

2) Уметь:

использовать для решения типовых задач законы равновесия и движения жидкости, рассчитывать энергетику потоков, а также использовать методики решения задач, возникающих в инженерной практике при проектировании и оценке гидросистем (ОПК-1, ОПК-2).

3) Владеть:

.

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Введение в гидравлику.Гидростатика.Кинематика жидкости

4

2

4

4

15,85

устный порос, отчёт по лабораторным работам, тестирование

2

Гидродинамика.Основные законы.Энергетика потоков

4

6

4

12

16

устный порос, отчёт по лабораторным работам, тестирование

3

Расчет трубопровода.Истечение жидкости.

4

2

2

16

устный порос, тестирование

4

Неустановившиеся движение жидкости. Гидравлический удар. Основы теории подобия гидравлического явления

4

2

2

16

устный порос, отчёт по лабораторным работам, тестирование

5

Типовые задачи гидромеханики. Применение гидравлики в технолог. оборудование

4

2

2

15,15

устный порос, тестирование

6

Основы механики газов. Свойства и характеристики газов. Энергетика газов. Расчет технических систем вентиляции, обогрева и т.д.

4

2

2

15,15

устный порос, тестирование

Всего за  семестр

144

16

16

16

94,15

1,6

0,25

Зач. с оц.

Итого   

144

16

16

16

94,15

1,6

0,25

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 4

Раздел 1. Введение в гидравлику.Гидростатика.Кинематика жидкости

Лекция 1.

Предмет МЖГ. Вязкость жидкости. Характеристика вязкости. Аномальные жидкости (2 часа).

Раздел 2. Гидродинамика.Основные законы.Энергетика потоков

Лекция 2.

Силы, действующие в жидкости. Понятие гидромеханического давления. Приборы для измерения давления. Определение сил гидростатического давления.Основные кинематические характеристики потока (2 часа).

Лекция 3.

Дифференциальные уравнения Л.Эйлера для гидродинамики. Уравнения неразрывности. Понятие дивергенции скорости. Уравнение Д.Бернулли для струйки идеальной жидкости (2 часа).

Лекция 4.

Движение реальной жидкости. Уравнение Навье-Стокса. Уравнение Д.Бернулли для потока реальной жидкости.Два режима движение жидкости. Критерий подобия О.Рейнольдса (2 часа).

Раздел 3. Расчет трубопровода.Истечение жидкости.

Лекция 5.

Трубопроводы. Классификация. Основы гидравлического расчета. Экономически наивыгоднейший. Потери. Сифонный трубопровод (2 часа).

Раздел 4. Неустановившиеся движение жидкости. Гидравлический удар. Основы теории подобия гидравлического явления

Лекция 6.

Истечение жидкости через отверстие и насадки. Виды насадков. Сопло Лаваля. Взаимодействие потока с твердыми стенками. Неустановившееся движение в жидкости. Гидравлический удар (2 часа).

Раздел 5. Типовые задачи гидромеханики. Применение гидравлики в технолог. оборудование

Лекция 7.

Основы теории подобия гидромеханических явлений. Основы механики газов. Уравнение Д.Бернулли для газов и его энергетический смысл (2 часа).

Раздел 6. Основы механики газов. Свойства и характеристики газов. Энергетика газов. Расчет технических систем вентиляции, обогрева и т.д.

Лекция 8.

Применение теории энергетики газов при расчете технических систем (систем вентиляции, обогрева и т.д.). Основы теории фильтрации (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 4

Раздел 1. Введение в гидравлику.Гидростатика.Кинематика жидкости

Практическое занятие 1.

Практическое применение теории размерностей при решении задач. Единицы измерения и их соотношения (2 часа).

Практическое занятие 2.

Определение физических свойств жидкостей. Решение задач с применением разных систем (МКГСС, СИ, технической.) (2 часа).

Раздел 2. Гидродинамика.Основные законы.Энергетика потоков

Практическое занятие 3.

Решение задач по определению сил гидростатического давления на плоские поверхности (2 часа).

Практическое занятие 4.

Решение задач по определению сил гидростатического давления на криволинейные поверхности (2 часа).

Раздел 3. Расчет трубопровода.Истечение жидкости.

Практическое занятие 5.

Разбор и решение задач с использованием кинематических величин. включая расход (2 часа).

Раздел 4. Неустановившиеся движение жидкости. Гидравлический удар. Основы теории подобия гидравлического явления

Практическое занятие 6.

Разбор и решение задач с использованием кинематических величин, включая расход (2 часа).

Раздел 5. Типовые задачи гидромеханики. Применение гидравлики в технолог. оборудование

Практическое занятие 7.

Рассмотрение условий при решении задач по определению энергетики потока с использованием уравнения Д.Бернулли и режимов течения жидкости (2 часа).

Раздел 6. Основы механики газов. Свойства и характеристики газов. Энергетика газов. Расчет технических систем вентиляции, обогрева и т.д.

Практическое занятие 8.

Рассмотрение условий при решении задач по определению энергетики потока с использованием уравнения Д. Бернулли и режимов течения жидкости (2 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=31812

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 4

Раздел 1. Введение в гидравлику.Гидростатика.Кинематика жидкости

Лабораторная 1.

Исследование давления и вакуума (4 часа).

Раздел 2. Гидродинамика.Основные законы.Энергетика потоков

Лабораторная 2.

Определение энергетики потока (4 часа).

Лабораторная 3.

Определение потерь энергии потока (4 часа).

Лабораторная 4.

Исследование гидравлического удара (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=17323

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Введение в гидравлику. Гидростатика. Кинематика жидкости.

2. Гидродинамика. Основные законы. Энергетика потоков.

3. Расчет трубопровода.Истечение жидкости.

4. Неустановившиеся движение жидкости. Гидравлический удар. Основы теории подобия гидравлического явления.

5. Рассмотрение типовых задач гидромеханики. Применение гидравлики в технологическом оборудование.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 5г.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

4

144 / 4  

4  

4  

 

2  

0,5  

10,5  

129,75  

Зач. с оц.(3,75)  

Итого

144 / 4  

4  

4  

 

2  

0,5  

10,5  

129,75  

3,75  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Введение в механику жидкости и газов

4

2

2

46

тестирование

2

Энергетика потоков

4

2

2

83,75

тестирование

Всего за  семестр

144

4

4

+

129,75

2

0,5

Зач. с оц.(3,75)

Итого   

144

4

4

129,75

2

0,5

3,75

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 4

Раздел 1. Введение в механику жидкости и газов

Лекция 1.

Гидростатика. Кинематика (2 часа).

Раздел 2. Энергетика потоков

Лекция 2.

Гидродинамика.Трубопроводы (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 4

Раздел 1. Введение в механику жидкости и газов

Практическое занятие 1.

Задачи гидродинамики (2 часа).

Раздел 2. Энергетика потоков

Практическое занятие 2.

Трубопроводы (2 часа).

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Не планируется.

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Основные характеристики жидкости. Приборы для измерения.

2. Вязкость как характеристика реальной жидкости.

3. Поверхности раздела с жидкостью. Адгезия, капиллярность.

4. Гидростатика. Силы, действующие в жидкости. Понятие гидростатического давления.

5. Дифференциальное уравнение равновесия (уравнение Л. Эйлера) для покоящейся жидкости.

6. Вывод основного уравнения гидростатики.

7. Определение силы гидростатического давления.

8. Основы теории остойчивости плавающего тела.

9. Два метода изучения движущейся жидкости (методы Лагранжа и Л. Эйлера).

10. Понятие потока, живого сечения, смоченного периметра.

11. Расход. Вывод формулы для определения расхода.

12. Вывод дифференциальных уравнений Л. Эйлера для гидродинамики.

13. Вывод уравнения неразрывности (сплошности) потока жидкости.

14. Вывод уравнения Д. Бернулли для элементарной струйки.

15. Энергетическая и геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли.

16. Приборы, основанные на уравнении Д. Бернулли.

17. Движение реальной жидкости. Уравнение Навье-Стокса.

18. Путевые потери. Вывод формулы Дарси.

19. Местные сопротивления. Формула Дарси-Вейсбаха.

20. Режимы движения жидкости. Опыты О. Рейнольдса.

21. Свойства ламинарного режима движения жидкости.

22. Турбулентный режим. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы.

23. Опыты Никурадзе и его кривые в логарифмических осях.

24. Трубопроводы. Классификация.

25. Гидравлический удар. Формула Н. Г. Жуковского для «прямого» гидравлического удара.

26. Истечение через «малое» отверстие в «тонкой» стенке. Коэффициенты и их значение.

27. Истечение через затопленное отверстие. Коэффициенты .

28. Истечение через внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури).

29. Истечение через внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда).

30. Комбинированный насадок. Сопло Лаваля.

31. Вязкость газов. Зависимость от температуры.

32. Статика газа. Понятие статического давления.

33. Понятие приведенного статического давления.

34. Динамика газа. Основные кинематические понятия.

35. Уравнение Д. Бернулли для газа.

36. Понятие «разность давлений» и «потери давления».

37. Режимы движения газов.

38. Определение потерь энергии при трении по длине газохода.

39. Основы расчета системы с естественной циркуляцией воды в системе водяного отопления.

40. Сопло Лаваля и его роль в развитии техники.

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

1. I модуль. Введение в гидромеханику. Гидростатика.

2. Философская связь развития науки вообще и гидравлики в частности с развитием общества. Исторические примеры.

3. Основные характеристики жидкости – удельный и объемный вес, плотность. Связь, размерности в МКГСС и СИ. Приборы для измерения.

4. Основные характеристики жидкости – коэффициент температурного расширения, коэффициент объемного сжатия. Закон Гука.

5. Вязкость как характеристика реальной жидкости. Определение. Закон внутреннего трения И.Ньютона. Кинематическая, динамическая и условная вязкость. Вискозиметры.

6. Аномальные жидкости. Закон Бангема. Реология. Инженерные обоснования важности вопроса.

7. Поверхности раздела с жидкостью. Адгезия, поверхностное натяжение, свободная поверхность: Мениск. Капиллярность и ее приложение в жизни и техники.

8. Молекулярное давление как причина практической не сжимаемости жидкости. Цифровые примеры.

9. Гидростатика. Силы, действующие в жидкости. Понятие гидростатического давления. Размерность. Жидкостные и механические приборы для измерения давления и вакуума. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление.

10. Дифференциальное уравнение равновесия (уравнение Л. Эйлера) для покоящейся жидкости. Определение единичных массовых сил и сил давления. Дифференциальное уравнение поверхности равного давления.

11. Интегрирование дифференциальных уравнений Л. Эйлера гидростатики для случая относительного покоя жидкости (тележка с жидкостью движется прямолинейно и равноускоренно) с построением эпюр давления.

12. Интегрирование дифференциальных уравнений Л. Эйлера гидростатики для случая относительного покоя жидкости (жидкость налита в сосуд, вращающийся относительно вертикальной оси) с построением эпюр давлений на дно и стенку.

13. Вывод основного уравнения гидростатики из дифференциальных уравнений Л. Эйлера и получение его в результате анализа показаний жидкостного манометра (при определений абсолютного давления Рабс.).

14. Определение силы гидростатического давления на плоскую стенку. Вывод формулы и решение произвольного числового примера.

15. Определение силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Вывод формул для определения и . Численный пример.

16. Закон Архимеда. Вывод формулы для определения выталкивающей силы. Числовой пример.

17. Закон Паскаля. Математическое и техническое толкование. Влияние на развитие промышленности. Схема и принцип работы гидравлического пресса.

18. Основы теории остойчивости плавающего тела. Понятия метацентра, метацентрической высоты, контура и оси плавания, восстанавливающего и опрокидывающего моментов. Условия остойчивости.

19. Гидростатика. Силы, действующие в жидкости. Понятие гидростатического давления. Размерность. Жидкостные и механические приборы для измерения давления и вакуума. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление.

20. Определение силы гидростатического давления на плоскую стенку. Вывод формулы и решение произвольного числового примера.

21. Определение силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Вывод формул для определения и . Численный пример.

22. .

23. .

24. II модуль. Кинематика и гидродинамика жидкости.

25. Задачи раздела гидромеханики «кинематика жидкости». Определение движения жидкости. Математическое определение установившегося (стационарного) движения и неустановившегося. Два метода изучения движущейся жидкости (методы Лагранжа и Л. Эйлера).

26. Линия тока. Понятие. Определение. Геометрическая интерпретация. Дифференциальное уравнение. Значение.

27. Элементарная струйка. Трубка тока. Определение. Понятия. Технический смысл.

28. Вихревое движение. Вихревая линия. Вихревой шнур. Вихревая трубка. Понятие вихря и условия его существования. Примеры мощных «земных» вихрей.

29. Понятие потока, живого сечения, смоченного периметра и гидравлического радиуса. Определение данных понятий для напорного и безнапорного потоков, а также трубопроводов сложных сечений, при параллельноструйном движении.

30. Расход. Вывод формулы для определения расхода. Размерности. Приборы для измерения расхода (не менее пяти) и формулы для его определения.

31. Средняя скорость. Определение. Методика нахождения. Связь с истинными скоростями (рассмотреть и проанализировать эпюры истинных скоростей и средней скорости).

32. Основные задача гидродинамики. Методики определение пяти неизвестных (Vx, Vy, Vz, ρ, Ρ) при решении практических задач.

33. Вывод дифференциальных уравнений Л. Эйлера для гидродинамики. Физический смысл его членов.

34. Вывод уравнения неразрывности (сплошности) потока жидкости. Понятие отсутствия дивергенции скорости, как условия сплошности движения. Упрощенное понятие сплошности через уравнение расхода.

35. Вывод уравнения Д. Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. Энергетический смысл. Геометрическая интерпретация. Нереальность.

36. Энергетическая и геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли для потока реальной (вязкой) жидкости. Смысл и числовые значения коэффициента Кориолиса в зависимости от режима движения жидкости.

37. Энергетический смысл «последнего» члена уравнения Д. Бернулли для потока вязкой жидкости. Причины возникновения «потерь энергии» в потоке. Геометрическая интерпретация. Энергетические линии (геометрическая интерпретация).

38. Приборы, основанные на уравнении Д. Бернулли: пьезометры (открытый и закрытый), трубка Пито, трубка Пито-Прандтля, расходомер Вентури. Практическое применение.

39. Кавитация в потоке реальной жидкости. Причины возникновения. Кавитационная коррозия. Признаки кавитации. Борьба с кавитацией. Кавитация в насосах.

40. Движение реальной жидкости. Уравнение Навье-Стокса. Влияние вязких сил сопротивления на динамику потока. Диссипативные силы. Упрощение системы дифференциальных уравнений для параллельно-струйного движения.

41. Путевые потери (на трение). Причины возникновения. Факторы, влияющие на потери на трение. Вывод формулы Дарси из теоремы о «количестве движения». Коэффициент гидравлического (скоростного) трения λ. Инженерный смысл гидравлического уклона.

42. Местные сопротивления. Локальность роста потерь на конкретных примерах и инженерные формулы для их определения. Формула Дарси- Вейсбаха.

43. Принцип сложения потерь – путевых и в местных сопротивлениях. Понятие эквивалентной длины.

44. Режимы движения жидкости. Опыты О. Рейнольдса. Число Рейнольдса как критерий подобия гидродинамических явлений. Критическое значение числа Рейнольдса как раскрытие одной из тайн природы.

45. Свойства ламинарного режима движения жидкости (касательные напряжения, распределение скоростей, потери напора). Формула Стокса для определение коэффициента гидравлического трения.

46. Турбулентный режим. Осредненная скорость. Ламинарная пленка. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы.

47. Основные инженерные зависимости для определение λ при турбулентном режимы движения – формулы Блазиуса, Альтшуля, Шифринсона, Конакова, Френкеля и др. для различных зон сопротивления (доквадратичной и квадратичной).

48. Опыты Никурадзе и его кривые в логарифмических осях для регулярной шероховатости. Зоны сопротивления и их инженерное прикладное значение. Графики Кольбрука и Мурина для реальных труб с вероятностной шероховатостью.

49. относительность понятия «гладких» и «шероховатых» труб.

50. III модуль. Трубопроводы. Гидравлический удар. Истечение.

51. Трубопроводы. Классификация. «Длинные» и «короткие» трубопроводы. Их энергетические и расходные характеристики. Трубопроводы с параллельными линиями. Технико-экономический расчет трубопроводов. Экономически наивыгоднейшие диаметр и скорость. Аналитический и графический методы нахождения d э.н.

52. Гидравлический удар. Постановка вопроса. Удар при внезапном перекрытии потока. Фаза удара. «Гармоника» изменения давления. Формула Н.Г. Жуковского для «прямого» гидравлического удара. Условия для предотвращения гидравлического удара. Инженерное решение. Удар при внезапном «открытии» заслонки.

53. Истечение через «малое» отверстие в «тонкой» стенке в атмосферу. Форма струи. Коэффициент «поджатия». Пропускная способность. Коэффициенты скорости и расхода, их численные значение.

54. Истечение через «малое» отверстие в «тонкой» стенке в атмосферу и «под уровень» (через затопленное отверстие). Формулы для определение пропускной способности. Коэффициенты ε, φ, μ и их значение.

55. «Полное» и «неполное» поджатие струи из «малого» отверстие в «тонкой» стенке. Поджатие «полное совершенное» и «полное несовершенное». Формулы для определения коэффициента расхода для всех данных способах поджатие. Численные значения.

56. Истечение через затопленное отверстие. Вывод уравнения расхода (пропускной способности). Коэффициенты ε, φ, μ для затопленного отверстия и насадков (внешнего цилиндрического и внутреннего цилиндрического).

57. Истечение через внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури). Вывод формулы расхода. Значение коэффициентов ε, φ, μ. Роль зоны разряжения на входе в насадок. Условия, когда μ насадка падает до μ=0,62.

58. Истечение через внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда). Формула расхода через насадок. Значение коэффициентов ε, φ, μ. Насадки заполненные и незаполненные жидкостью перед пуском. Инженерные решения.

59. Истечение через конически сходящийся насадок. Характеристики. Инженерное применение.

60. Истечение через коноидальной насадок. Характеристики. Инженерное применение.

61. Истечение через конически расходящийся насадок. Дренчеры. Характеристики. Инженерное применение. Ограничение по углу конусности. Схемы дренчеров.

62. Комбинированный насадок. Сопло Лаваля. Назначение. Инженерное применение.

63. Гидравлический удар. Постановка вопроса. Удар при внезапном перекрытии потока. Фаза удара. «Гармоника» изменения давления. Формула Н.Г. Жуковского для «прямого» гидравлического удара. Условия для предотвращения гидравлического удара. Инженерное решение. Удар при внезапном «открытии» заслонки.

64. Истечение через «малое» отверстие в «тонкой» стенке в атмосферу. Форма струи. Коэффициент «поджатия». Пропускная способность. Коэффициенты скорости и расхода, их численные значение.

65. Истечение через внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури). Вывод формулы расхода. Значение коэффициентов ε, φ, μ. Роль зоны разряжения на входе в насадок. Условия, когда μ насадка падает до μ=0,62.

66. Комбинированный насадок. Сопло Лаваля. Назначение. Инженерное применение.

67. Истечение через конически расходящийся насадок. Дренчеры. Характеристики. Инженерное применение. Ограничение по углу конусности. Схемы дренчеров.

68. «Полное» и «неполное» поджатие струи из «малого» отверстие в «тонкой» стенке. Поджатие «полное совершенное» и «полное несовершенное». Формулы для определения коэффициента расхода для всех данных способах поджатие. Численные значения.

69. Истечение через затопленное отверстие. Вывод уравнения расхода (пропускной способности). Коэффициенты ε, φ, μ для затопленного отверстия и насадков (внешнего цилиндрического и внутреннего цилиндрического).

70. Истечение через конически сходящийся насадок. Характеристики. Инженерное применение.

71. IV модуль. Основы механики газа.

72. Различие между твердыми, жидкими и газообразными состояниями на основании молекулярно-кинетической теории строения веществ.

73. Физические свойства газов – плотность и объемный вес. Значение плотности воздуха.

74. Вязкость газов. Зависимость от температуры. Значение динамической и кинематической вязкости воздуха при t=20°С.

75. Статика газа. Понятие статического давления.

76. Приборы для измерения давления газа. Размерности давления. Измерение атмосферного давления.

77. Определение Рст внутри резервуара для случаев избыточного давления и вакуума.

78. Вид эпюр давления на стенки резервуара для случаев избыточного и вакуумметрического давления.

79. Понятие приведенного статического давления. Почему для газа неприменимо понятие «гидростатический напор»?.

80. О чем говорит равенство приведенных статических давлений в разных точках? Показать на примере (на схеме), что Рпр.ст.«А» = Рпр.ст.«В».

81. Динамика газа. Основные кинематические понятия – напорные и безнапорные потоки. Характерный геометрический размер –«эквивалентный диаметр» dэ и его практическое значение.

82. Понятие живого сечения потока газа, расхода, скорости потока. Размерности в СИ.

83. Уравнение неразрывности для газа.

84. Понятие полного приведенного давления с учетом «статики» и «динамики» потока. Формула для определения.

85. Уравнение Д. Бернулли для газа. Понятие и причины возникновения потерь жидкости в потоке газа.

86. Почему уравнение Бернулли для газа не рассматривается с точки зрения геометрического смысла?.

87. В чем различие энергетического подхода при рассмотрении уравнения Д. Бернулли для жидкости и газа?.

88. Представить уравнение Д. Бернулли для газа в полной энергетической форме. Объяснить смысл составляющих.

89. Понятие «разность давлений» и «потери давления». Энергетический смысл.

90. Режимы движения газов. Критерий Рейнольдса и его значения.

91. Основы расчета аэродинамики (газовой динамики) инженерных сетей. Роль температуры при определении ∆Рпр и ∆Рпот. Объяснить рекомендуемое соотношение ∆Рпр = 1,1∆Рпот.

92. Формулы для определения ∆Рпот, как сумму ∆Рl и ∆Рм.

93. Определение потерь энергии при трении по длине газохода. Роль формы канала, его длины и шероховатости.

94. Основы расчета системы газохода с естественной тягой. Роль и влияние разности температур на тягу.

95. Формулы, влияющие на тягу газохода.

96. Основы расчета системы с естественной циркуляцией воды в системе водяного отопления.

97. Сопло Лаваля и его роль в развитии техники.

98. Докритическое и закритическое течения газов и паров.

99. Влияние формы сопла на параметры движения жидкости и газа.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности студентов для достижения запланированных результатов обучения и реализации компетентностного подхода. В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении лабораторных работ применяются имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

- изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

- закрепление теоретического материала при проведении практических и лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Механика жидкости и газа

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Цупров А.Н. Практикум по гидравлике и гидроприводу [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Цупров А.Н.— Электрон. текстовые данные.— Липецк: Липецкий государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2013.— 66 c. - http://www.iprbookshop.ru/22908

2. Гринчар Н.Г., Зайцева Н.А. Основы пневмопривода машин. - Москва: УМЦ ЖДТ, 2015 г. , 364 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=351589

3. Леканова Т.Л. Гидро- и пневмоавтоматика: учебное пособие / Т.Л. Леканова, В.Т. Чупров; Сыкт. лесн. ин-т. - Сыктывкар: СЛИ, 2012. - 52 с. - http://window.edu.ru/resource/690/76690

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Триандафилов А.Ф. Гидравлика и гидравлические машины: учебное пособие / А.Ф. Триандафилов, С.Г. Ефимова; Сыкт. лесн. ин-т. - Сыктывкар: СЛИ, 2012. - 212 с. - http://window.edu.ru/resource/917/77917

2. Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д. Гидравлика: Учебное пособие. - Пенза: ПГУ, 2005. - 71 с. - http://window.edu.ru/resource/862/36862

3. Гусев В.П. Основы гидравлики. Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2009. - 172 с. - http://window.edu.ru/resource/753/74753

4. Свешников В.К. Гидрооборудование: Международный каталог. Секция машиностроения, 1995. – 623с. - 6 экз.

5. Гидравлическое, пневматическое, смазочное оборудование и фильтрующие устройства 1992-1993: Номенклатурный каталог / ВНИИ гидропривод. – М.: ВНИИТЭМР, 1992. – 246 с. - 6 экз.

6. Гидравлическое оборудование. Ч.3. Отраслевой каталог / под общ.ред. А.Я. Оксененко; ВНИИ гидропривод. М.: ВНИИТЭМР, 1992. – 58с. - 6 экз.

7. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1982, 422 с. - 110 экз.

8. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. – М.: Машгиз, 1983, 696 с. - 15 экз.

9. Свешников В.К. Станочные гидроприводы. Справочник. – М.: Машиностроение, 1995. – 380 с. - 80 экз.

10. Аврутин Р.Д. Справочник по гидроприводам металлорежущих станков. – М.: - Л.: Машиностроение, 1965. – 380 с. - 10 экз.

11. Смирнов Ю.А. Неисправности гидроприводов станков. М.: Машиностроение, 1980. Альбом, 122 с. - 12 экз.

12. Трофимов А.М. Металлорежущие станки (Альбом схем с приложениями). – М.: Машиностроение, 1979. – 380 с. - 6 экз.

13. Кузнецов Ю.И. Станочные приспособления с гидравлическим приводом (Конструирование и расчет). – М.: Машиностроение, 1966. – 223 с. - 8 экз.

14. Брон Л.С., Тартаковский Ж.Э. Гидравлический привод агрегатных станков и автоматических линий. – М.: Машгиз, 1974. – 223 с. - 6 экз.

15. Абрамов Е.И. и др. Элементы гидропривода. – К.: Техника, 1977. – 213 с. - 16 экз.

16. Богданович Л.Б. Объемные гидроприводы. – К.: Техника, 1971. – 223 с. - 16 экз.

17. Ковалевский В.Ф. Справочник по гидроприводам горных машин. – М.: Недра, 1973. – 158 с. - 26 экз.

18. Коваль П.В. Гидропривод горных машин. – М.: Недра, 1969. – 158 с. - 6 экз.

19. Васильченко В.А., Беркович Ф.М. Гидравлический гидропривод строительных и дорожных машин. – М.: Стройиздат, 1978. – 158 с. - 6 экз.

20. Беркович Ф.М., Каштанов Л.И. Гидравлические схемы строительных, дорожных и коммунальных машин и методы их составления. – МАДИ, 1973. – 258 с. - 6 экз.

21. Башта Т.М. и др. Объемные гидравлические приводы. – М.: Машиностроение, 1969. – 58с. - 6 экз.

22. Малик-Гайказов В.И. и др. Гидропривод тяжелых грузоподъемных машин и самоходных агрегатов. – М.: Машиностроение, 1968. – 208 с. - 16 экз.

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

– http://dic.academic.ru (Словари и энциклопедии);

– http://elibrary.ru (Научная электронная библиотека).

Программное обеспечение:

не предусмотрено

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

ibooks.ru

window.edu.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория гидравлики:

ЭВМ Intel Celeron 2.6 ГГц, проектор Sanyo, настенный экран; стенд для определения коэффициента гидравлического трения;

стенд для исследования гидравлического удара; стенд для исследования избыточного и вакууметрического давления; стенд для демонстрации закона Паскаля;

Лаборатория термодинамики и теплотехники:

стенд для определения изобарной теплоемкости воздуха; стенд для определения степени черноты серого тела; стенд для исследования свободной конвекции при обтекании горизонтальной трубы; стенд для определения коэффициента теплопроводности; ноутбук ASUS А52-JE;фрезерный модуль с ЧПУ 2С42; лабораторный стенд «Гидроприводы и гидромашины».

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу, связанную с разработкой и программной реализацией алгоритмов обработки информации. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет с оценкой. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Механика жидкости и газа»

по направлению подготовки 08.03.01 Строительство

 

Рабочая программа дисциплины «Механика жидкости и газа» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 08.03.01 Строительство.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет с оценкой .

Цель дисциплины: теоретическое рассмотрение и практическое закрепление основных законов равновесия и движения жидкости, которые необходимы для понимания и определения энергетики потока, используемого при создании и эксплуатации различного гидравлического оборудования, в частности гидропривода (ГП), металлорежущих станков (МРС).

Важным и необходимым инструментом при изучении основ современной механики жидкости и газов является лабораторный эксперимент. Цикл лабораторных работ проводиться по всем основным разделам курса.

Задачей изучения дисциплины является формирование у студентов знаний и умений использовать классические законы равновесия и движения жидкости при разработке и эксплуатации систем комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Данная задача решается путем рассмотрения теоретических основ механики жидкости и газов на лекциях и получения экспериментальных навыков на лабораторных занятиях.

Место механики жидкости и газов в ряду дисциплин учебного плана определяется тем, что с одной стороны изучение требует знаний физики, высшей математики, теоретической механики и др., а с другой стороны – выводы механики жидкости и газов применяют при изучении таких специальных дисциплин как гидропневмопривод, станочные приспособления, металлорежущие станки и др.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Механика жидкости и газа» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 08.03.01 Строительство.

 

31.05.2016 г.