Рабочая программа дисциплины гидравлика

УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор ИПР

«____» _____________2010 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ГИДРАВЛИКА

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)

130602 Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) инженер

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2008 г.

КУРС 3 СЕМЕСТР 5

ПРЕРЕКВИЗИТЫ математика, физика.

КОРЕКВИЗИТЫ математика, физика, теоретическая механика

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 36 час.

Лабораторные занятия 10 час.

Практические занятия 10 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 56 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 46час.

ИТОГО 102 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ Очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ зачет в 5 семестре

курсовая работа в 5 семестре

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ каф. ТПТ ЭНИН

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ___________________

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП ___________________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ___________________

2010 г.

1.  Цели освоения модуля (дисциплины)

Целью изучения дисциплины является приобретение теоретических знаний и практических навыков решения широкого круга задач гидростатики и гидродинамики.

Задачи курса: теоретически и практически ознакомить будущих специалистов:

1.  с основными законами движения и равновесия жидкости и газа,

2.  с теорией моделирования гидравлических явлений,

3.  с умением применять законы гидромеханики в условиях типовых расчетных схем,

4.  изучение основ технической гидромеханики

5.  овладение общими и инженерными методами расчета типовых гидравлических напорных машин и их элементов

Для лучшего закрепления лекционного материала студенты выполняют контрольную работу в соответствии с графиком рейтингового контроля учебы студентов.

2.  Место модуля (дисциплины) в структуре ООП

Модуль (дисциплина) «Гидравлика» входит в вариативную часть профессионального цикла ООП.

При изучении дисциплины обеспечивается фундаментальная подготовка студента в области гидростатики, кинематики и динамики жидкости, соблюдается связь с дисциплинами "Высшая математика", "Физика", "Теоретическая механика" для выполнения гидравлических расчетов по проблемам гидростатики и гидромеханики, базовым положениям по основам гидростатического и гидродинамического расчета технологического оборудования и понятиями профессиональной терминологии, обязательными для прочного усвоения последующих дисциплин и практического использования полученных знаний в решении профессиональных задач, связанных с оценкой эффективности технологических процессов и производств.

Рабочей программой дисциплины предусмотрено изучение студентами следующих тем и разделов: вводные сведения; основные физические свойства жидкостей и газов; общие законы и уравнения статики, кинематики и динамики жидкостей и газов; силы, действующие в жидкостях; абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред; модель идеальной (невязкой) жидкости; подобие гидромеханических процессов; общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах; одномерные потоки жидкостей и газов; плоское (двумерное) движение идеальной жидкости; уравнение движения для вязкой жидкости; сопротивление при течении жидкости в трубах, местные сопротивления; турбулентность и ее основные статистические характеристики; уравнения Навье-Стокса.

Данные знания должны быть получены при изучении дисциплин, входящих в базовую часть математического естественнонаучного цикла (математика, физика, теоретическая механика).

Полученные знания из курса «Гидравлика» могут быть использованы при изучение курсов «Гидравлические машины» и т. п.

3.  Результаты освоения модуля (дисциплины)

При изучении курса общепрофессиональной дисциплины “Гидравлика» студент должен иметь представление:

- о математических моделях физических процессов и их реализации.

- о существующих аппаратах (машинах), предназначенных для транспортировки жидкостей и газов.

Студент должен знать и использовать:

- законы сохранения количества движения, энергии и массы для жидких и газообразных сред.

- нагнетательные машины (устройство, принцип действия, область применения, методы расчета).

Студент должен иметь навыки:

- расчета гидравлических систем.

- выбора гидравлических машин на определенные сети.

4.  Структура и содержание модуля (дисциплины)

Распределения аудиторных часов и времени самостоятельной работы студентов производится согласно таблицы №1, за исключением 6 часов для непосредственной подготовки к сдаче экзамена.

Таблица 1. Структура и содержание модуля (дисциплины)

Название раздела/темы	Аудиторная работа (час.)	СРС (час.)	Колл., Контр. р.	Итого
Лекции	Практ./сем. Зан.	Лаб. зан.
1.  Введение. Основные понятия и определения.	4	4	4	6	-	18
2.  Динамика вязкой жидкости	6	2	2	6	-	14
3.  Основные уравнения и теоремы динамики идеальной жидкости и газа	6	2	2	6	-	14
4.  Равновесие жидкости и газа	4	-	-	2	4	6
5.  Одномерные течения вязкой несжимаемой жидкости	6	2	2	5	-	15
6.  Основы теории подобия	4	-	-	2	-	6
7.  Турбулентность и ее основные статистические характеристики	6	-	-	3	4	13
8.  Итого	36	10	10	30	8	96

Содержание разделов модуля (дисциплины):

1.Введение ( 4 часа)

Особенности в развитии гидравлики. Значение курса в учебном плане специальности.

Основные понятия и определения. Жидкость и ее свойства. Идеальная и реальная (вязкая) жидкости. Основные способы и виды движения жидкости: неустановившееся, установившееся, пространственное, плоское и одномерное. Элементарная струйка и ее свойства. Линия тока и траектория движения.

2Динамика вязкой жидкости (6 часов)

Распределение массы в сплошной среде. Дифференциальное и интегральное уравнения неразрывности. Силы, действующие в жидкости: объемные (массовые) и поверхностные. Обобщенный закон Ньютона. Уравнение движения вязкой жидкости Навье - Стокса. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Одномерные потоки жидкостей и газов.

3.Основные уравнения и теоремы динамики
идеальной жидкости и газа (6 часов)

Модель идеальной жидкости. Уравнение движения идеальной жидкости - уравнение Эйлера. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости (несжимаемой). Уравнение Бернулли для вязкой несжимаемой жидкости для всего потока. Энергетический и геометрический смысл слагаемых уравнения Бернулли. Построение пьезометрических графиков. Уравнение Бернулли для изотермического и адиабатического течения идеального газа.

4.Равновесие жидкости и газа (4 часа)

Напряжение в покоящейся жидкости. Уравнение равновесия жидкости и газа. Равновесие несжимаемой жидкости в поле сил тяжести. Относительное равновесие. Силы давления на плоские и криволинейные стенки. Построение эпюр давления на плоские стенки.

5.Одномерные течения вязкой несжимаемой жидкости (6 часов)

Ламинарное и турбулентное течения, опыт Рейнольдса. Ламинарное течение в трубах. Формула Пуазейля. Природа потерь энергии (напора). Классификация гидравлических сопротивлений. Структура общих формул для вычисления потерь. Коэффициент гидравлического трения, опытные данные. Расчет простых (коротких, длинных) и разветвленных трубопроводов. Истечение несжимаемой жидкости из отверстий и насадков.

6.Основы теории подобия (4 часа)

Основы теории гидродинамического подобия. Критериальная запись уравнений движения Навье-Стокса и уравнения неразрывности. Основные критерии гидродинамического подобия.

7. Турбулентность и ее основные статистические характеристики (6 часа)

Возникновение турбулентности. Уравнения движения для турбулентного течения. Дополнительные (кажущиеся )турбулентные напряжения. Полуэмпирические теории турбулентности. Силовое воздействие установившегося потока на неподвижную и движущуюся преграду. Явление гидравлического удара.

5. Образовательные технологии

Таблица 2. Образовательные технологии, применяемые при освоении модуля (дисциплины)

Вид ОД Метод акт. ОД	Лекц.	Лб. раб.	Пр. зан.	Сем., колл.	К. пр.
IТ-методы
Работа в команде		+	+
Case-study	+
Игра
Проблемное Обучение
Контекстное Обучение	+	+	+		+
Обучение на основе опыта		+
Индивидуальное Обучение	+	+	+	+	+
Междисциплинарное обучение
Опережающая самостоятельная работа	+	+	+	+	+

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов является важной и ответственной частью изучения курса, существенно дополняющей обязательные аудиторные занятия.

Она состоит:

а) в проработке лекционного материала, а также тем, выносимых на самостоятельное изучение (18часов). В качестве тем для самостоятельного изучения преподавателем предлагается анализ материалов списка литературы.

b) в подготовке к лабораторным работам и практическим занятиям (12 часов).

c) выполнении индивидуальных домашних заданий, подготовка к контрольным работам

(10 часов).

d) в подготовке к сдаче зачёта (6 часов).

Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины

Цель контроля состоит в оценке уровня знаний и умений, приобретаемых студентами в процессе изучения всех разделов курса.

Применение различных форм контроля знаний расширяет возможности индивидуального подхода к изучению курса "Гидравлика" и позволяет развивать творческие способности студента.

К таким формам контроля относятся:

Контроль изучения и усвоения теоретического материала курса, который проводится в течение семестра по программам безмашинного контроля, разработанным на кафедре, контрольных работ, а также защиты индивидуальных заданий и рефератов по темам, вынесенным преподавателем для самостоятельного изучения.

Контроль и оценка уровня знаний и умений, приобретаемых на практических занятиях, проводится в виде оценки каждого занятия, выполнения в срок индивидуального задания.

Тематический (рубежный) контроль проводится не менее трех раз в семестр на основе рейтинговой системы.

Итоговый контроль проводится в конце пятого семестра (зачет) по всем разделам курса.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

В качестве главного учебно-методического обеспечения используются

·  Лекции,

·  Материалы лабораторных работ,

·  Материалы практических занятий.

7.  Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины).

Помимо конкретных расчетов задач для индивидуального выполнения (ИДЗ) студентам предлагается подготовится к ответу на вопросы, выносимые на экзамен, входящие в состав тестов.

Первый блок вопросов

1.  Как изменится сила внутреннего трения с увеличением температуры жидкости при неизменности всех других параметров?

1. уменьшится 2. Не изменится 3. Увеличится

В закрытом сообщающемся сосуде давление в правом колене над жидкостью больше, чем в левом. В каком соотношении находятся

давления в т. 1 и 2?

 

1. Р1>Р2 2. Р1=Р2 3. Р1<Р2

3.Какая из приведённых эпюр избыточного давления является правильной?

 

1. 2. 3.

4.Определить силу давления воды на наклонную площадку если глубина перед ней Н=4м,

ширина в=7м, угол наклона α=450 (sin 450=0,7), g=10 м/c2.

1. 850 кнкНкН

5.На цилиндрическую поверхность АВС радиусом r и длиной «в», находящуюся на глубине «h», действует вертикальная сила давления воды 24 кН. Как изменится сила, если h увеличить в 2 раза?

1. Увеличится в 2 раза 2. Увеличится в 4 раза

3. Не изменится

Второй блок вопросов.

1.Как изменится гидравлический радиус в трубе, если диаметр увеличить в два раза?

1. Уменьшится в 2 раза. 2. Увеличится в 2 раза. 3. Не изменится.

2.Укажите правильную зависимость для расчета короткой трубы при истечении из бака в бак с напором Н.

1. .

2. .

3. .

3.Как изменится коэффициент Кориолиса в турбулентном потоке с уменьшением расхода?

1. Уменьшится. 2. Не изменится. 3. Увеличится.

4.Определить l, если число Рейнольдса равно 640.

1. 0..18.

5.Какой расход пропустит водовод длиной 800 м, если напор, создаваемый напорной башней, равен Н = 32 м, а расходная характеристика трубы К = 100 л/с?

1. Q = 10 л/c. 2. Q = 18 л/с. 3. Q = 20 л/с.

8.Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)

В соответствии с рейтинговой системой производится ежемесячно текущий контроль в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем).

Промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам

(60 - текущая оценка в семестре,40 - промежуточная аттестация в конце семестра).

В результате работы в аудитории и выполнения домашних заданий в течение семестра студент получает 60 (максимальный рейтинг), при сдаче экзамена студент может дополнительно получить 40 баллов.

Подсчет рейтинга в течение семестра производится согласно «Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестр.

9.Учебно - методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Основная

1. , Зарянкин . - Атомиздат, 1984 .

2.Павленко механики жидкости.-Л.: Судостроение,19с.

3. Соколов лопастной машины в сети. - Томск, ТПИ, 1976.

4. Сборник задач по машиностроительной гидравлике под редакцией , - М.: Машиностроение, 1972.

Дополнительная

1. Лойцянский жидкостей и газа. - М.:Наука, 1973.

2. Теория пограничного слоя. - М.: Наука, 1974.

3. Повх гидромеханика. - М.: Машиностроение, 19с.

10. Материально - техническое обеспечение модуля (дисциплины)

Указывается материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины): технические средства, лабораторное оборудование и др.

1.  Лекционные аудитории с мультемедийным оборудованием,

2.  Лабораторные аудитории с оборудованием по основам гидравлики;

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки

Программа одобрена на заседании

(протокол №_______ от «____ »________ 20____ г.).

Автор(ы)___________________________________

Рецензент(ы)________________________________