НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан факультета ФЛА,
профессор ____________
“____”_________2006 г.
Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А
по дисциплине “Методы оптимизации в аэромеханике”
для студентов, обучающихся по специальности 160702 (071300)
«Гидроаэродинамика», на основе бакалавра техники и технологии
по направлению 160100 (551000) – «Авиа - и ракетостроение»
(инженерная подготовка)
Факультет летательных аппаратов
Кафедра «Аэрогидродинамика»
Курс________5_______ Семестр _______10 ______
Лекции____________час. Практические (семинарские) Лабораторные Контр. работы_______________ семестр Курсовые работы_______ Курсовые проекты________ семестр РГР ___10__________ семестр Индивид. занятия__18___ час. Всего часов______80_____ | Экзамен _______________ семестры Зачёт__________________ семестры Самостоятельная |
2006 г.
Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта (ГОС) по направлению 551000 – “Авиа - и ракетостроение” для бакалавров техники и технологии, утверждённого 14 апреля 2000г. (Регистрационный номер 337 тех/бак) и ГОС по направлению подготовки дипломированного специалиста 652500 «Гидроаэродинамика и динамика полета», специальность 160702 (071300) «Гидроаэродинамика», утверждённого 14 апреля 2000г. (Регистрационный номер 408 тех/дс).
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Аэрогидродинамики НГТУ, Протокол № 1 от 19 ноября 2010 г.
Программу составили
к. ф.-м. н, доцент
Заведующий кафедрой АГД,
ответственный за образовательную программу
профессор, д. т.н.
Председатель метод. совета ФЛА
д. т.н., проф.
Эксперт НМЦ
Требования к дисциплине основаны на содержании государственного образовательного стандарта по направлению 551000 (160100) – “Авиа - и ракетостроение” для бакалавров техники и технологии, утверждённого 5 апреля 2000г. (Номер гос. рег. 326 тех/бак) и ГОС по направлению подготовки дипломированного специалиста 652500 «Гидроаэродинамика и динамика полета», специальность 160702 (071300) «Гидроаэродинамика», утверждённого 14 апреля 2000г. (Регистрационный номер 408 тех/дс).
Инженер по специальности 160702 (071300) «Гидроаэродинамика», подготовлен к профессиональной деятельности (конструкторской, расчетной, производственной, исследовательской) на предприятиях, занимающихся исследованиями, разработкой и производством авиационных, ракетных и космических летательных аппаратов и двигателей.
Инженер по специальности 160702 (071300) «Гидроаэродинамика»
должен знать:
- основные научно-технические проблемы и перспективы развития
аэрогидродинамики в области авиа - и ракетостроения;
методы математического моделирования и вычислительного
эксперимента для
исследования поведения системы на ЭВМ;
- основные научно – исследовательские проблемы и задачи
вычислительной
аэродинамики, области ее применения и перспективы развития;
- физические модели обтекания тел в задачах внешней и внутренней
аэродинамики;
-основы численного моделирования в механике жидкости и газа;
- основные уравнения вычислительной гидроаэромеханики;
Инженер должен уметь:
- свободно владеть программированием на языке ФОРТРАН и обладать
навыками работы на ПЭВМ;
-применять методы математического моделирования, вычислительного
эксперимента, машинной графики для решения практических задач и
сравнивать результаты расчетов с данными эксперимента и реального
полёта;
-проводить параметрические расчеты на ЭВМ, уметь обрабатывать,
систематизировать и хранить числовые поля.
Особенности построения дисциплины
Курс входит в число естественно – научных и математических дисциплин. Основу курса составляет изучение теоретических основ вычислительного эксперимента и приобретение практических навыков в программировании, отладке программ, производстве вычислений и обработке численных результатов
Для успешного усвоения материала необходимы активные знания из
предшествующих дисциплин: “Математический анализ”, ”Линейная
алгебра”, “Уравнения математической физики”, ”Вычислительная
математика”, ”Специальные главы математики”, ”Теоретическая
гидроаэродинамика”, “Численные методы механики жидкости и газов”,
“Численные методы аэромеханики”.
Цели дисциплины
№ цели | Содержание цели |
Студент будет иметь представление | |
1 | Об этапах вычислительного эксперимента |
2 | О приемах отладки программ на ЭВМ |
3 | О задаче аппроксимации таблично – заданной функции функции в случае многих переменных |
4 | Об основных свойствах разностных схем |
Студент будет знать | |
6 | Многомерную интерполяцию |
7 | Аппроксимацию функции двух переменных с помощью метода наименьших квадратов |
8 | Априорную оценку точности разностных схем. |
9 | Апостериорную оценку точности разностных схем |
Студент будет уметь | |
Разрабатывать вычислительные алгоритмы | |
12 | Писать программы на языке ФОРТРАН |
13 | Проводить отладку программ |
14 | Представлять численное решение с помощью графического редактора |
Темы лабораторных занятий
Часы | Темы | Выполняя, работу студент научится |
4 | Интерполяция таблично заданной функции 2-х переменных с помощью полинома Ньютона | Разрабатывать вычислительный алгоритм и создавать программу для ЭВМ |
4 | Интерполяция таблично заданной функции 2-х переменных с помощью полинома Ньютона | Отлаживать программу, производить расчеты, определять единичную нормаль к интерполирующей поверхности, представлять результаты графически |
4 | Аппроксимация таблично заданной функции 2-х переменных полиномом 1-го порядка методом наименьших квадратов | Разрабатывать вычислительный алгоритм и создавать программу для ЭВМ |
4 | Аппроксимация таблично заданной функции 2-х переменных полиномом 2-го порядка методом наименьших квадратов | Разрабатывать вычислительный алгоритм и создавать программу для ЭВМ |
4 | Аппроксимация таблично заданной функции 2-х переменных полиномом 2-го порядка методом наименьших квадратов | Отлаживать программу, производить расчеты, систематизировать их для хранения, и представлять результаты с помощью графических редакторов |
4 | Вычислительный эксперимент на примере линейного уравнения переноса с разрывными начальными данными | Закрепит навыки априорной оценки точности на примере схем бегущего счета для уравнения переноса, разработает вычислительный алгоритм, самостоятельно напишет программу вычислений решения |
4 | Вычислительный эксперимент на примере линейного уравнения переноса с разрывными начальными данными | Осуществит отладку программы, произведет апостериорную оценку точности, сравнивая численные результаты с точным решением, укажет схему, дающей решение, наиболее близкое к точному. |
4 | Вычислительный эксперимент на примере уравнения теплопроводности | Поставит смешанную задачу Коши с краевыми условиями 1-го и 2-го рода, разработает вычислительный алгоритм, произведет априорную оценку явной и неявной схем |
4 | Вычислительный эксперимент на примере уравнения теплопроводности | Создаст программу для ЭВМ, произведет отладку, проведет апостериорную оценку построенных решений и сравнит эффективность обоих схем |
Расчётно – графическая работа
Содержание | Выполняя РГР, студент научится |
Провести вычислительный эксперимент, используя квазилинейное уравнение переноса с разрывными начальными данными. Получить решение по неконсервативной и консервативной схемам. Продемонстрировать ложную сходимость решения по неконсервативной схеме. Ввести в исходное уравнение член с искусственной вязкостью, построить численное решение. Провести сравнение полученных результатов | Разрабатывать вычислительный алгоритм, писать программу на языке ФОРТРАН, отлаживать программу, проводить параметрические расчеты, обрабатывать числовое поле решения, представлять численное решение с помощью графического редактора в удобном для восприятия виде |
РГР оформляется в виде пояснительной записки. Пояснительная записка должна содержать титульный лист, постановку задачи, алгоритм расчета и распечатку программы и графические иллюстрации. Объём пояснительной записки вместе с графиками не должен превышать 4-5 печатных листов формата «А4».
П А С П О Р Т
комплекта итоговых контролирующих материалов, спецификация
по направлению 160100 (551000) – «Авиа - и ракетостроение»
дисциплина: « Методы оптимизации в аэромеханике »
разработчик: кафедра Аэрогидродинамики, .
Паспорт комплекта КМ содержит основные характеристики комплекта и предназначен для использования:
- при подготовке контролирующих материалов;
- при проведении контроля;
- при анализе результатов контроля.
1. Соответствует Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования (ГОС ВПО) по направлению 551000 (160100) – “Авиа - и ракетостроение” для магистров техники и технологии, утверждённого 05 апреля 2000г. (Регистрационный номер 327 тех/маг).
1.1 Задания КМ соответствует целям дисциплины «Методы оптимизации аэродинамического эксперимента».
1.2 Задания КМ соответствуют содержанию дисциплины.
2. Вид контроля – контроль остаточных знаний.
3. Содержание и цели контроля – КМ охватывают все темы дисциплины «Методы оптимизации аэродинамического эксперимента».
4. Форма КМ – билеты для письменной аттестации.
5. Характеристика заданий – Экзаменационный билет, содержащий два вопроса из различных разделов курса.
6. Описание и система оценки деятельности студента
Вид деятельности | Максимальный рейтинг | Достаточный рейтинг для приема работ |
Лабораторные работы | 60 | 30 |
Расчетно-графическая работа | 40 | 20 |
Итого | 100 | 50 |
Графические иллюстрации лабораторных работ необходимо представлять на бумажном носителе. Расчетно-графическая работа должна быть надлежащим образом оформлена и представлена к защите на бумажном носителе.
7. Время, отведенное для выполнения комплекта КМ – 1,0 час
Составил: к. ф.-м. н.., доц.
Список литературы
1. Годунов схемы. Наука, М, 1973, 399 с.
2. Калиткин методы. Наука, М.,1982, 511 с.
3. ычислительные методы в динамике жидкости. Т. 1. Основные положения и общие методы. М., Мир, 1991, 503 с.
4. ычислительные методы в динамике жидкости. Т. 2. Методы расчета различных течений М., Мир, 1991, 552 с.
5. Самарский в численные методы. Наука, М., 1982, 271 с.
6. Мортон Разностные методы решения краевых задач. Мир, М., 1972, 418 с.
7. , , Крайко решение многомерных задач газовой динамики. Наука, М., 1976, 400 с.
8. , Попов схемы газовой динамики. Наука, М.,1975, 306 с.
9. , , Русанов обтекание гладких тел сверхзвуковым потоком идеального газа. Наука, М.,1964, 505 с.
10. , , Шулишнина расчета плоских и осесимметричных сверхзвуковых течений методом характеристик. АН СССР, Москва, 1961, 30 с.
11. , Яненко расщепления в задачах газовой динамики. Наука, Новосибирск, 1981, 302 с.
12. Бахвалов методы. Т. 1, Наука, М.,1973, 630 с.
13. . Марон вычислительной математики. Наука, М., 1970, 664 с.
14. , Давыдов крупных частиц в газовой динамике. Наука, М.,1982, 391 с.
15. Ганимедов численного моделирования в аэрогидромеха-нике. Методические указания к проведению практических занятий и САР. № 000, НЭТИ, Новосибирск, 1990 г, 42 с.
16. ,. Яненко квазилинейных уравнений. М., Наука, 1978, 687 стр.
17. Мак- исленные методы и программирование на фортране., Ь, Мир, 1969, 580 стр.
18. Эйнарссон Бо, Шокин -90. Книга для программирующих на языке Фортран-77., Новосибирск, Издательство СО РАН, Издательство Инфолио, 1995, 185 стр.
