РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
И. о. проректора-начальник
управления по научной работе
_______________________
__________ _____________ 2011 г.
МЕХАНИКА МНОГОФАЗНЫХ И ПОРИСТЫХ СРЕД
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности 01.02.05
Механика жидкости газа и плазмы
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор (ы) работы _____________________________//
«______»___________2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры (Кафедра моделирования физических процессов и систем,___________, протокол №____) Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем _________стр.
Зав. кафедрой ______________________________//
«______»___________ 2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК (ИМЕНИТ, ____________, протокол № ___)
Соответствует ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура)
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________//
«______»_____________2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Нач. отдела аспирантуры
и докторантуры_____________
«______»_____________2011 г.
2011
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт
Название кафедры
ШЕВЕЛЁВ А. П.
МЕХАНИКА МНОГОФАЗНЫХ И ПОРИСТЫХ СРЕД
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности 01.02.05
Механика жидкости газа и плазмы
Тюменский государственный университет
2011
. Механика многофазных и пористых сред. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 01.02.05 Механика жидкости газа и плазмы Тюмень, 2011, ___ стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура).
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Механика многофазных и пористых сред. [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. umk3.utmn. ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой Моделирования физических процессов и систем. Утверждено и. о. проректора-начальника управления по научной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой Моделирования физических процессов и систем, д. ф.-м. н., профессор .
© Тюменский государственный университет, 2011.
© , 2011.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1. Пояснительная записка, которая содержит:
1.1. Цели и задачи дисциплины
Обеспечить усвоение аспирантами методов описания движения неоднородных сред в рамках теории механики гетерогенных систем. Использовать эти знания как ступень последующего обучения при выполнении курсовых и дипломных работ, а также как фундамент теоретической подготовки будущих специалистов-исследователей.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина «Механика многофазных и пористых сред» – это специальная дисциплина отрасли науки и научной специальности подготовки аспиранта.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: основные понятия и законы, описывающие фильтрацию одной или нескольких жидкостей в пористой среде; классические решения теории фильтрации однородной несжимаемой жидкости, нестационарного притока упругой жидкости и газа, течения двух несмешивающихся жидкостей; уметь использовать методы ТФКП, автомодельной переменной, характеристик для решения задач фильтрации.
Уметь: применять основы механики многофазных и пористых сред для решения актуальных задач.
Владеть: навыками решения прикладных задач механики.
2. Трудоемкость дисциплины.
6 семестр. Форма промежуточной аттестации – кандидатский экзамен, Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц 144 часов.
3. Тематический план.
Таблица 1
Тематический план
№ | Тема | Всего часов | виды учебной работы и самостоятельная работа, в час. | 4. из них в интерактивной форме | Фор-мы конт-роля | |||
лекции* | семинарские (практические) занятия* | лабораторные занятия* | самостоятельная работа* | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 8 | 6 | 7 | 8 |
1 | Механика сплошной среды | 36 | 9 | 2 | - | 25 | 10 | Конт. |
2 | Механика многофазных сред | 36 | 9 | 2 | - | 25 | 10 | Тест |
3 | Теплофизика | 36 | 9 | 2 | - | 25 | 10 | Тест |
4 | Теория фильтрации | 36 | 9 | 2 | - | 25 | 10 | Конт. |
Итого: | 144 | 36 | 8 | - | 100 | 40 | Экз. | |
из них часов в интерактивной форме | - | 35 | 5 | - | - |
Таблица3.
Планирование самостоятельной работы аспирантов
№ | Темы | Виды СРС | Объем часов | |
обязательные | дополнительные | |||
1 | Механика сплошной среды | Работа с учебной литературой. Работа с электронными ресурсами. | Доклад-презентация. | 25 |
2 | Механика многофазных сред | Работа с учебной литературой. Работа с электронными ресурсами. | Доклад-презентация. | 25 |
3 | Теплофизика | Работа с учебной литературой. Работа с электронными ресурсами. | Доклад-презентация. | 25 |
4 | Теория фильтрации | Работа с учебной литературой. Работа с электронными ресурсами. | Доклад-презентация. | 25 |
ИТОГО: | 100 |
5. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
-
6. Содержание дисциплины.
Тема №1. Механика сплошной среды.
Тема №2. Механика многофазных сред.
Тема №3. Теплофизика.
Тема №4. Теория фильтрации.
7. Планы семинарских занятий.
Занятие №1. Механика сплошной среды.
Занятие №2. Механика многофазных сред.
Занятие №3. Теплофизика.
Занятие №4. Теория фильтрации.
8. Примерная тематика контрольных и рефератов.
1. Уравнение сохранения массы жидкости и газа в пористой среде. Закон Дарси. Абсолютная проницаемость.
2. Микромеханика пористых сред. Фазовые проницаемости. Капиллярное давление. Функция Леверетта.
3. Приток несжимаемой жидкости в скважину. Формула Дюпюи. Приложение ТФКП к решению плоских задач фильтрации. Простейшие типы плоских фильтрационных течений.
4. Уравнения состояния упругой жидкости, газа и пористой среды. Функция Лейбензона. Уравнение пьезопроводности.
5. Двухфазная фильтрация. Безразмерные уравнения. Второе капиллярное число. Задача Баклея-Леверетта.
9. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).
Контрольные вопросы к экзамену:
1. Тензор деформаций. Лагранжев и Эйлеров тензор деформаций, выражения компонент через перемещения. Условия совместности деформаций. Механический смысл тензора деформаций.
2. Тензор скоростйе деформаций. Условие совместности скоростей деформаций. Механическйи смысл тензора скоростей деформаций. Распределение скоростей в бесконечно-малой частице. Теорема Коши-Гельмгольца.
3. Уравнение неразрывности. Уравнение движения. Система уравнений сохранения массы и импульса. Дивергентная форма и форма Громеки-Лэмба ускорения материальной частицы.
4. Теория напряженного состояния. Внешние и внутренние силы. Исследования напряженного состояния в точке тела. Тензор напряжений. Главные напряжения. Скалярные инварианты тензора напряжений. Уравнение момента количества движения.
5. Связь между напряженным состянием и деформацией. Законы Гука и Новье-Стокса. Изотропное упругое тело и изотропная линейная вязкая жидкость. Уравнение Новье-Стокса. Движение Пуазейля. Условие подобия в движениях вязкой жидкости. Число Рейнольдса.
6. Идеальная жидкость. Одномерное движение идеальной несжимаемой жидкости. Потенциальное течение идеальной несжимаемой жидкости. Задача Неймана. Интеграл Коши-Лагранжа.
7. Интегральное и дифференциальное уравнения сохранения полной энергии. Уравнения сохранения кинетической и внутренней энергии.
8. Разрывы в МСС. Собственная система координат на поверхности разрыва, Эйлеров объем связанный с поверхностью разхрыва. Интегральные уравнения сохранения на поверхности разрыва.
9. Контактный разрыв. Ударный скачек. Ударная адиабата для нормального ударного скачка.
10. Гетерогенные (многофазные) и гомогенные (однофазные) среды. Дисперсные смеси и их разновидности. Главные допущения механики многофазных сред. Определение многоскоростного континуума и его параметров. Субстанциональные производные для многоскоростной среды.
11. Уравнение сохранения масс для составляющих смеси и смеси в целом. Уравнения сохранения импульсов для составляющих смеси и смеси в целом.
12. Уравнение сохранения полной энергии для составляющих смеси и смеси в целом. Диффузионное приближение для гомогенных смесей.
13. Межфазный обмен импульсом и энергией. Скорость и удельная внутренняя энергия вещества на межфазной поверхности. Уравнение притока тепла для фазы.
14. Система уравнений движения N-фазной смеси вязких сжимкаемых фаз с общим давлением. Вывод выраждения для N-фазной смеси вязких сжимаемых фаз с одним давлением.
15. Закон Фурье и уравнение теплопроводности в неподвижной и движущейся среде: вывод и физический смысл. Закон Фика и уравнение диффузии в неподвижной и в движущейся среде: вывод и физический смысл.
16. Классификация и физический смысл граничных условий для уравнения теплопроводности. Условия 3-го рода как наиболее общая форма записи граничных условий. Постановка задачи с подвижной границей фазового перехода (задача Стефана). Условие Стефана на фронте фазового перехода, его физический смысл.
17. Условия и критерии подобия при анализе процессов тепломассопереноса. Безразмерные параметры тепломассопереноса: числа Фурье, Пекле, Нуссельта, Прандтля, Рейнольдса. Фундаментальное решение уравнения теплопроводности; его физический смысл и применение для решения задач нестационарной теплопроводности.
18. Уравнение сохранения массы жидкости и газа в пористой среде. Закон Дарси. Абсолютная проницаемость.
19. Микромеханика пористых сред. Фазовые проницаемости. Капиллярное давление. Функция Леверетта.
20. Приток несжимаемой жидкости в скважину. Формула Дюпюи. Приложение ТФКП к решению плоских задач фильтрации. Простейшие типы плоских фильтрационных течений.
21. Уравнения состояния упругой жидкости, газа и пористой среды. Функция Лейбензона. Уравнение пьезопроводности.
22. Двухфазная фильтрация. Безразмерные уравнения. Второе капиллярное число. Задача Баклея-Леверетта.
10. Образовательные технологии.
В рамках учебных курсов предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных компаний, государственных и общественных организаций, мастер-классы экспертов и специалистов.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
11.1. Основная литература:
1.Седов сплошной среды. Т 1,2. М.: Наука, 1984.
2. Нигматулин сплошной среды. Ч. 1,2. Тюмень, 1990.
3. Гигматуллин гетерогенных сред. Ч. 1,2. Тюмень, 1990.
4. теория теплопроводности. М.: высшая школа, 1967.
5. Басниев гидравлика. М.: Недра, 1986.
6. , , Рыжик жидкости и газов в природных пластах. М.: Недра, 1984.
11.2. Дополнительная литература:
1. Годунов механики сплошной среды. М.: Наука, 1987.
2. , , Сукомел . М.:Энергоиздат, 1981.
3. Чарный динамика. М.: Наука, 1988.
12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Чтение лекций сопровождается презентационными материалами в PowerPoint и видеороликами.
