МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ИЭТ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Профиль(и) подготовки: Электрические аппараты управления и распределения энергии

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДЛЯ АНАЛИЗА ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ»

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

вариативная, по выбору

№ дисциплины по учебному плану:

ИЭТ; М.1.6.1

Для магистерской программы «Электрические аппараты управления и распределения энергии»

Часов (всего) по учебному плану:

180

Трудоемкость в зачетных единицах:

5

2 семестр - 5

Лекции

36 часов

2 семестр

Практические занятия

Лабораторные работы

-

-

Расчетные задания, рефераты

-

-

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

126 часов

2 семестр

Экзамены

-

-

Зачет

2 часа

2 семестр

Курсовые проекты (работы)

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение современных методов анализа физических полей и освоение существующего специализированного программного обеспечения для анализа физических полей (электромагнитных, тепловых, упругих деформаций, гидрогазодинамических) электротехнических и энергетических объектов для последующего использования в научных исследованиях, проектировании и эксплуатации.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

·  использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области программного обеспечения для анализа физических полей (ПК-2);

·  использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии при анализе физических полей электротехнических и энергетических объектов (ПК-9);

·  использовать прикладное программное обеспечение для расчета параметров физических полей электротехнических и энергетических объектов (ПК-14);

·  решать инженерно-технические задачи с применением средств прикладного программного обеспечения (ПК-12, ПК-19);

·  представлять результаты исследования в виде отчетов, рефератов, научных публикаций и на публичных обсуждениях (ПК-41).

Задачами дисциплины являются:

·  изучение существующего специализированного прикладного программного обеспечения для анализа физических полей (электромагнитных, тепловых, упругих деформаций, гидрогазодинамических) электротехнических и энергетических объектов;

·  освоение способов постановки задач полевого анализа и формулировки задач в терминах используемого прикладного программного обеспечения;

·  приобретение навыков работы с программным обеспечением для анализа физических полей типовых электротехнических и энергетических объектов: формирование комплектов исходных данных, визуальное представления результатов расчетов и др.;

·  приобретение навыков решения оптимизационных задач;

·  приобретение навыков решения междисциплинарных задач;

·  создание личной компьютерной библиотеки специалиста – банка типовых задач, возникающих при анализе физических полей электротехнических и энергетических объектов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров «Электрические аппараты управления и распределения энергии» направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: теоретические основы электротехники, основы теории электрических аппаратов, механизмы электрических аппаратов, математическое моделирование электротехнических объектов, дополнительные главы математики, компьютерные, сетевые и информационные технологии, расчет и проектирование магнитных систем электротехнических устройств.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин: «Проектирование электрических аппаратов», «Силовые электронные аппараты», «Современные проблемы электроаппаратостроения», а также программы магистерской подготовки «Электрические аппараты управления и распределения энергии».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  существующее специализированное прикладное программное обеспечение для анализа физических полей (электромагнитных, тепловых, упругих деформаций, гидрогазодинамических) электротехнических и энергетических объектов (ПК-2);

·  современные и перспективные компьютерные и информационные технологии, используемые при анализе физических полей электротехнических и энергетических объектов (ПК-9);

·  методы решения инженерно-технических задач с применением средств прикладного программного обеспечения (ПК-12, ПК-19);

·  программные средства для подготовки конструкторской и нормативно-технической документации (ПК-41).

Уметь:

·  самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения с помощью информационных технологий (ОК-6);

·  использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области современных и перспективных компьютерных и информационных технологий, прикладного программного обеспечения для анализа физических полей электротехнических и энергетических объектов (ПК-2,ПК-9);

·  формулировать и решать инженерно-технические задачи с применением средств прикладного программного обеспечения (ПК-12, ПК-19);

·  представлять результаты исследования в виде научно-технических отчетов, конструкторской и нормативно- технической документации, рефератов, научных публикаций и на публичных обсуждениях (ПК-41).

Владеть:

·  навыками приобретения новых знаний с помощью информационных технологий (ОК-6);

·  современным прикладным программным обеспечением и информационными технологиями для анализа физических полей электротехнических и энергетических объектов (ПК-2, ПК-9, ПК-14);

·  навыками формулировки и решения инженерно-технических задач на основе средств прикладного программного обеспечения (ПК-12, ПК-19);

·  навыками составления научно-технических отчетов, рефератов, научных публикаций и выступлений на публичных обсуждениях (ПК-41).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Основы моделирования физических полей в современных программных комплексах; подготовка геометрии и генерация расчетных сеток; просмотр результатов

16

2

4

2

10

Подготовка реферата

2

Электромагнетизм

24

2

6

4

14

Контрольная работа

3

Динамика и прочность

24

2

4

2

18

Подготовка реферата

4

Теплообмен

24

2

4

2

18

Подготовка реферата

5

Динамика жидкостей и газов

24

2

4

2

18

Подготовка реферата

6

Решение оптимизационных задач при анализе физических полей

30

2

6

4

20

Контрольная работа

7

Междисциплинарный анализ

30

2

8

2

20

Подготовка реферата

Зачет

2

2

2

Дифференцированный

Экзамен

6

2

6

Устный

Итого:

180

36

18

126

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Основы моделирования физических полей в современных программных комплексах; подготовка геометрии и генерация расчетных сеток; просмотр результатов

Интерфейс современных программных комплексов анализа физических полей. Эффективные способы задания геометрии: подготовка параметрической геометрии моделируемого объекта или системы; использование внешних программ для подготовки сложной геометрии моделируемых объектов. Использование симметрий. Задание граничных условий. Построение расчетных сеток на базе различных элементов: методы и их практическое применение к конкретной геометрии. Пост обработка и представление результатом моделирования различных полей. Обзор библиотек материалов.

2. Электромагнетизм

Основные уравнения. Анализ электростатических полей. Анализ магнитостатических полей. Анализ квазистационарных электромагнитных полей. Анализ высокочастотных электромагнитных полей. Примеры постановки и решения типовых задач. Визуализация и составление отчетов по результатам анализа. Преимущества и недостатки методов расчета и программных комплексов, рекомендации по применению.

3. Динамика и прочность

Основные уравнения. Анализа прочности. Динамический анализ. Примеры постановки и решения типовых задач. Преимущества и недостатки программных комплексов, рекомендации по применению.

4. Теплообмен

Основные уравнения. Стационарные и нестационарные задачи теплофизики с учетом теплопроводности, конвекции и излучения. Примеры постановки и решения типовых задач. Преимущества и недостатки программных комплексов, рекомендации по применению.

5. Динамика жидкостей и газов

Основные уравнения Стационарные и нестационарные задачи гидрогазодинамики. Ламинарные и турбулентные течения сжимаемой и несжимаемой жидкости с учетом вязкости, переход от ламинарного течения к турбулентному. Примеры постановки и решения типовых задач. Преимущества и недостатки программных комплексов, рекомендации по применению.

6. Решение оптимизационных задач при анализе физических полей

Методы оптимизации. Решение оптимизационных задач с использование современных программных комплексов и параметрической модели. Примеры постановки и решения типовых задач. Преимущества и недостатки методов и программных комплексов, рекомендации по применению.

7. Междисциплинарный анализ

Унифицированная среда моделирования. Методы выполнения сопряженных и расщепленных (последовательных) междисциплинарных расчетов. Методики расчета для решения широкого набора задач с взаимодействием явлений из нескольких областей физики. Примеры постановки и решения типовых задач. Преимущества и недостатки программных комплексов, рекомендации по применению.

4.2.2. Практические занятия

Примеры постановки и решения типовых задач с применением современных программных комплексов:

  ¾  пользовательский интерфейс;

  ¾  создание геометрии;

  ¾  построение расчетных сеток;

  ¾  задание граничных условий;

  ¾  задание источников поля;

  ¾  использование библиотеки материалов;

  ¾  постановка задач моделирования физических полей;

  ¾  просмотр и обработка результатов моделирования;

  ¾  подготовка отчетов.

4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций в компьютерном классе с использованием компьютерных презентаций и программных комплексов для анализа физических полей (EasyMAG3D, Ansoft Maxwell, ANSYS, COMSOL MULTIPHYSIK, MATLAB). Презентации лекций содержат фото и видеоматериалы, иллюстрирующие принципы работы с интерфейсными оболочками рассматриваемых программных комплексов.

Практические занятия проводятся в компьютерном классе с использованием программных комплексов для анализа физических полей (Easymag 3D, Maxwell, ANSYS, COMSOL MULTIPHYSIK, MATLAB).

Самостоятельная работа включает:

¾  изучение руководств пользователя к программным комплексам для анализа физических полей (EasyMAG3D, Ansoft Maxwell, ANSYS, COMSOL MULTIPHYSIK, MATLAB);

¾  подготовку к контрольным работам и зачету, написание реферата.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устные опросы коллоквиум в процессе проведения практических занятий.

Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет с оценкой по результатам контрольных работ и защиты лабораторных работ и устный экзамен.

В приложение к диплому вносится экзаменационная оценка за 2 семестр

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1.  Электрические и электронные аппараты : учебник для вузов в 2 т Т.1 : Электромеханические аппараты / , [и др.] : под ред. , ; учебник– М.: Академия, 2010

2.  Математическое моделирование электромеханических систем электрических аппаратов: учеб. пособие / . – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 110 с.

3.  ANSYS в руках инженера. Механика разрушения: , , — Санкт-Петербург, Ленанд, 2010 г. – 456 с.

4.  ANSYS для конструкторов: — М.: ДМК Пресс, 2009. — С. 248.

5.  Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов. Программа ANSYS: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / .– М.: Издательский центр “Академия”, 2006. – 288 с.

б) дополнительная литература:

1. Finite Element Simulations with ANSYS Workbench 13: Huei-Huang Lee. – SDC Publications, 2011. – 608 p.

2. The Finite Element Methods for Mechanics of Solids: With Ansys Applications: Ellis H. Dill. – Crc Pr I Llc, 2011. – 640 p.

3. Методы решения нелинейных уравнений математической физики и механики: , , . М.: Физматлит, 2005.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Программные комплексы для анализа физических полей:

ANSOFT ANSYS, ANSOFT MAXWELL, COMSOL MULTIPHYSIK, MATLAB

1. http:///

2. http://ru. wikipedia. org/wiki/ANSYS

3. http://www. *****/

4. http://www. *****/

5. http://www. *****/

6. http://ansoft-maxwell. *****/

7. http:///

8. http://www. /

9. http://ru. wikipedia. org/wiki/MATLAB

10. http://matlab. *****/

б) другие:

Программный комплекс для анализа электромагнитных полей EasyMAG3D

1. http:///

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, показа учебных фильмов и демонстрации примеров расчета; компьютерный класс с выходом в Интернет.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника» по модулю «Электротехника» магистерской программы «Электрические аппараты управления и распределения энергии».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д. т.н., профессор

к. т.н., ст. преподаватель А.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ЭиЭА

д. т.н., проф..