Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
САЯНО – ШУШЕНСКИЙ ФИЛИАЛ
УТВЕРЖДАЮ
Директор
_____________ //
«_____» _____________2016 г.
Саяно-Шушенский филиал СФУ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ГИДРАВЛИКА
Дисциплина Б1.В. ОД.6 Гидравлика
Направление подготовки/специальность 15.03.02 Технологические машины и оборудование
Направленность (профиль) 15.03.02.12 Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика
Саяногорск 2016
Рабочая программа дисциплины
составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по укрупненной группе
15.00.00 Машиностроение
Направления подготовки /специальность (профиль/специализация)
15.03.02 Технологические машины и оборудование
15.03.02.12 Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика
Программу составили доцент, к. т.н. ______________
Заведующий кафедрой Гидротехнических сооружений и гидромашин (разработчик) ______________
«20» мая 2016 г.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры (выпускающая) Гидротехнических сооружений и гидромашин
«20» мая 2016 г. протокол № 9
Заведующий кафедрой (выпускающей) ______________
Цели и задачи изучения дисциплины
Цель преподавания дисциплины.
Дисциплина «Гидравлика» является одной из основных дисциплин по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», формирующая компетенции в соответствии с задачами профессиональной деятельности.
Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с процессами взаимодействия гидротехнических сооружений (ГТС) с потоками воды, обтекающими элементы сооружений по искусственным поверхностным и донным, а также естественным русловым и подземным водным трактам.
Задачи изучения дисциплины.
В результате изучения дисциплины студент:
- овладевает знаниями в области гидростатики и гидродинамики, понимает физический смысл гидравлических явлений, режимов установившегося и неустановившегося движений жидкости, закономерности сопряжения бьефов, истечения из отверстий и движения воды через водосливы и глубинные отверстия; владеет основными законами гидравлики, знает терминологию; понимает значимость и проблемы дисциплины; владеет основными методами гидравлического расчета каналов, водосбросных сооружений, местных потерь напора, гасителей энергии (водобойные колодцы, стенки), частей водопроводной сети, отверстий безнапорных и напорных труб, гидравлического удара.
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
- основные закономерности равновесия и движения жидкостей; принципы работы приборов для измерения гидравлических параметров потока (скорости, расхода, давления) и способы указанных измерений; способы использования, при практических расчетах, уравнения Бернулли для потока реальной жидкости; способы гидравлического расчета напорных трубопроводов при установившемся и неустановившемся движении; основные параметры и способы расчета потоков в открытых руслах; принципы работы и эксплуатационные расчеты гидродинамических машин;
Уметь:
- рассчитывать гидравлические нагрузки на поверхности и сооружения; рассчитывать трубопроводы, сифон, истечение через отверстия и насадки;
Владеть:
- навыками инженерных гидравлических расчетов, соответствующих профилю подготовки; современными методами проведения лабораторных гидравлических исследований, обработки и анализа их результатов.
Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю), соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы.
Бакалавр в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в ФГОС ВО по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» должен обладать следующими компетенциями:
- способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7); способностью принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и внедрять результаты исследований и разработок в области технологических машинах и оборудования (ПК-3); способностью участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-4).
1.4 Место дисциплины (модуля) в структуре образовательной программы.
При изучении гидравлики соблюдается связь с дисциплинами: высшая математика, физика, инженерная гидрология, математические задачи в гидроэнергетике.
Изучаемые вопросы обязательны для прочного усвоения последующих дисциплин: регулирование русел рек, моделирование гидравлических явлений, использование водной энергии, энергетические сооружения и их строительство, гидромашины, основное гидросиловое и гидромеханическое оборудование, основы эксплуатации гидроузлов их оборудования и сооружений.
Особенности реализации дисциплины.
Дисциплина реализуется на русском языке.
2 Объем дисциплины (модуля)
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
4 | ||
Общая трудоемкость дисциплины: | 3.0 (108) | 3.0 (108) |
Контактная работа с преподавателем: | 2.0 (72) | 2.0 (72) |
- занятия лекционного типа | 1.0 (36) | 1.0 (36) |
- практические занятия (ПЗ) | 0.5 (18) | 0.5 (18) |
- семинарские занятия (СЗ) | ||
- лабораторные работы (ЛР) | 0.5 (18) | 0.5 (18) |
- другие виды аудиторных занятий | ||
Самостоятельная работа: | 1.0 (36) | 1.0 (36) |
- изучение теоретического курса (ТО) | 1.0 (36) | 1.0 (36) |
- курсовой проект (работа) | ||
- расчетно-графические задания(РГЗ) | ||
- реферат | ||
- задачи | ||
- задания | ||
- другие виды самостоятельной работы | ||
Вид промежуточной аттестации | Зачет | Зачет |
3 Содержание дисциплины (модуля)
3.1 Разделы дисциплин и виды занятий (тематический план занятий).
№ п/п | Модули, темы (разделы) дисциплины | Занятия лекционного типа (акад. час) | Занятия семинарского типа | Самостоятельная работа, (акад. час) | Формируемые компетенции | |
Практические занятия (акад. час) | Лаборатоные работы (акад. час) | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
2 | Модуль 1. Гидростатика | 0.22 (8) | 0.06 (4) | 0.17 (6) | 0.22 (8) | ОК-7 ПК-3 ПК-4 |
3 | Тема 1. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости. Гидростатическое давление. Вакуум | 0.11 (4) | 0.06 (2) | 0.08 (3) | 0.11 (4) | |
4 | Тема 2. Закон Паскаля. Сила гидростатического давления на плоские фигуры и криволинейные поверхности. Закон Архимеда | 0.11 (4) | 0.06 (2) | 0.08 (3) | 0.11 (4) | |
5 | Модуль 2. Кинематика и гидродинамика | 0.44 (16) | 0.11 (8) | 0.25 (9) | 0.44 (16) | |
6 | Тема 3. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости. Виды движения жидкости. Струйная модель | 0.11 (4) | 0.06 (2) | 0.11 (4) | ||
7 | Тема 4. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли. Два режима движения жидкости | 0.11 (4) | 0.06 (2) | 0.08 (3) | 0.11 (4) | |
8 | Тема 5. Основное уравнение установившегося равномерного движения. Ламинарное и турбулентное движение жидкости | 0.11 (4) | 0.06 (2) | 0.08 (3) | 0.11 (4) | |
9 | Тема 6. Потери напора по длине трубопроводов, местные потери напора. Гидравлический расчет напорных трубопроводов | 0.11 (4) | 0.06 (2) | 0.08 (3) | 0.11 (4) | |
10 | Модуль 3. Водосливы. Истечение жидкости из отверстий | 0.33 (12) | 0.17 (6) | 0.08 (3) | 0.33 (12) | |
11 | Тема 7. Водосливы лобовые (прямые) с тонкой стенкой, их расчет. Подтопленные и неподтопленные водосливы. Водосливы с широким порогом. Типы водосливов. Коэффициенты расходов водосливов | 0.17 (6) | 0.08 (3) | 0.08 (3) | 0.17 (6) | |
12 | Тема 8. Истечение жидкости из отверстий с тонкой стенкой. И стечение жидкости из насадков. Свободные струи | 0.17 (6) | 0.08 (3) | 0.17 (6) | ||
Всего: | 1.0 (36) | 0.5 (18) | 0.5 (18) | 1.0 (36) |
3.2 Занятия лекционного типа.
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование занятий | Объем в акад. часах |
всего | в том числе в инновационной форме | ||
1 | 1 | Дифференциальные уравнения равновесия жидкости. Гидростатическое давление. Вакуум | 4 |
2 | 2 | Закон Паскаля. Сила гидростатического давления на плоские фигуры и криволинейные поверхности. Закон Архимеда | 4 |
3 | 3 | Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости. Виды движения жидкости. Струйная модель | 4 |
4 | 4 | Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли. Два режима движения жидкости | 4 |
5 | 5 | Основное уравнение установившегося равномерного движения. Ламинарное и турбулентное движение жидкости | 4 |
6 | 6 | Потери напора по длине трубопроводов, местные потери напора. Гидравлический расчет напорных трубопроводов | 4 |
7 | 7 | Водосливы лобовые (прямые) с тонкой стенкой, их расчет. Подтопленные и неподтопленные водосливы. Водосливы с широким порогом. Типы водосливов. Коэффициенты расходов водосливов | 6 |
8 | 8 | Истечение жидкости из отверстий с тонкой стенкой. И стечение жидкости из насадков. Свободные струи | 6 |
Всего: | 36 |
3.3 Занятия семинарского типа.
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование занятий | Объем в акад. часах |
всего | в том числе в инновационной форме | ||
1 | 1 | Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнение Л. Эйлера) и их интегрирование. Основное уравнение гидростатики. Абсолютное и избыточное давление. Вакуум. | 2 |
2 | 2 | Закон Паскаля. Вакуумметрическая высота. Сила гидростатического давления и определение его координаты. Давление жидкости на цилиндрические поверхности. Закон Архимеда. | 2 |
3 | 3 | Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнение Л. Эйлера). Уравнение неразрывности для элементарной струйки и целого потока в простейшей гидравлической форме. ернулли для элементарной струйки идеальной жидкости при установившемся движении | 2 |
4 | 4 | Геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости при установившемся движении. Энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли элементарной струйки идеальной (невязкой) жидкости. ернулли для целого потока реальной (вязкой) жидкости при установившемся движении. | 2 |
5 | 5 | Основное уравнение установившегося равномерного движения. Распределение осредненных скоростей в живом сечении потока. Формула Шези для квадратичной области сопротивления | 2 |
6 | 6 | Расчет коротких напорных трубопроводов. Гидравлический расчет длинных трубопроводов. Расчет сложного (разветвленного) трубопровода. Основы расчета сложного замкнутого трубопровода | 2 |
7 | 7 | Свободное истечение через неподтопленный и подтопленный водосливы. Коэффициенты расходов водослива. | 3 |
8 | 8 | Истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке | 3 |
Всего: | 18 |
3.4 Лабораторные занятия.
Тематика лабораторных работ направлена на закрепление и углубление теоретических знаний, полученных студентами на лекциях. Проверку их на экспериментальных установках, на приобретение навыков работы с оборудованием, аппаратурой и приборами.
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование занятий | Объем в акад. часах | |
всего | в том числе в инновационной форме | |||
1 | 1 | Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнение Л. Эйлера) и их интегрирование. Основное уравнение гидростатики. Абсолютное и избыточное давление | 3 | 1 |
2 | 2 | Закон Паскаля. Вакуумметрическая высота. Сила гидростатического давления и определение его координаты. Давление жидкости на цилиндрические поверхности. Закон Архимеда | 3 | 1 |
3 | 4 | Геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости при установившемся движении. Энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли элементарной струйки идеальной (невязкой) жидкости. ернулли для целого потока реальной (вязкой) жидкости при установившемся движении. Потери напора при установившемся движении жидкости | 3 | 1 |
4 | 6 | Общая формула Вейсбаха. Расчет коротких напорных трубопроводов. Гидравлический расчет длинных трубопроводов. Потери напора в трубопроводах с непрерывной раздачей жидкости вдоль пути. Расчет сложного (разветвленного) трубопровода. Основы расчета сложного замкнутого трубопровода | 3 | 1 |
5 | 7 | Водосливы. Свободное истечение через неподтопленный и подтопленный водосливы. Прямые водосливы с широким порогом, критерии его подтопления. Коэффициенты расходов водослива | 3 | 1 |
Всего: | 18 | 5 |
• график самостоятельной работы студентов по дисциплине;
• курс лекций;
• учебно-методическое обеспечение лабораторных работ;
• расчетные задания;
• перечень вопросов, выносимых на зачет;
• тесты.
Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ
Физические свойства жидкостей. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнение Л. Эйлера) и их интегрирование. Основное уравнение гидростатики. Абсолютное и избыточное давление. Вакуум. Закон Паскаля. Вакуумметрическая высота. Сила гидростатического давления и определение его координаты. Давление жидкости на цилиндрические поверхности. Закон Архимеда. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнение Л. Эйлера). Виды движения жидкой частицы. Линии тока. Элементарная струйка. Струйная модель движения жидкости. Живое сечение. Расход жидкости. Виды движения жидкости. Уравнение неразрывности для элементарной струйки и целого потока в простейшей гидравлической форме. ернулли для элементарной струйки идеальной жидкости при установившемся движении. Геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости при установившемся движении. Энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли элементарной струйки идеальной (невязкой) жидкости. ернулли для целого потока реальной (вязкой) жидкости при установившемся движении. Потери напора при установившемся движении жидкости. Гидравлические сопротивления. Два режима движения жидкости. Основное уравнение установившегося равномерного движения. Ламинарное движение жидкости в круглой трубе. Формула потерь напора при ламинарном движении. Турбулентное движение жидкости в трубах, каналах, естественных руслах. Расчетная модель турбулентного потока. Распределение осредненных скоростей в живом сечении потока. Формула Шези для квадратичной области сопротивления. Потери напора на начальном участке турбулентного движения жидкости. Местные потери напора при турбулентном напорном установившемся движением жидкости. Потери напора при резком расширении напорного трубопровода (формула Борда). Выход из трубопровода в бассейн. Вход в трубопровод. Сужение трубопровода. Общая формула Вейсбаха. Поворот потока. Соединение потоков. Сложение потерь напора. Полный коэффициент сопротивления. Длинные и короткие трубопроводы. Сифон и всасывающая труба. Последовательное и параллельное соединение труб. Расчет коротких напорных трубопроводов. Гидравлический расчет длинных трубопроводов. Последовательное и параллельное соединение длинных труб. Потери напора в трубопроводах с непрерывной раздачей жидкости вдоль пути. Расчет сложного (разветвленного) трубопровода. Свободное истечение через неподтопленный и подтопленный водосливы. Прямые водосливы с широким порогом, критерии его подтопления. Коэффициенты расходов водослива. Истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке. Типы сжатия струи. Величины коэффициентов: сжатия, сопротивления, скорости и расхода для малого отверстия.6 Перечень основной и дополнительной литературы, необходимой для освоения дисциплины (модуля)
Основная литература: Чугаев, (Техническая механика жидкости) [Текст] : учебник для вузов / . - 6-е изд., репринтное. - М.: Бастет, 2013. - 672 с. : ил. Гидравлика [Текст]: сборник контрольных заданий / Сибирский федеральный университет, Саяно-Шушенский филиал ; сост. . - Саяногорск ; Черемушки : СШФ СФУ, 2014. - 28 с Ухин, [Текст] : учеб. пособие для студентов / . - М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2013. - 464 с. - (Высшее образование).
Дополнительная литература: Гидравлика, гидрология, гидрометрия водотоков: Учебное пособие / . - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2015. - 368 с.: ил. http://www. / , , Гидравлика: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2011. - 272 с.http://www. studentlibrary. ru/ Фильтрация воды через однородную грунтовую плотину. Определение коэффициента фильтрации на приборе Дарси [Текст] : методические указания по выполнению лабораторных работ № 10 и № 11 / Сост. . - 2-е изд. - Саяногорск ; Черемушки : Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012. - 12 с. Исследование гидравлического прыжка [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы / Сост. . - 2-е изд. - Саяногорск ; Черемушки : Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012. - 12 с. Измерение гидростатического давления [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы / Сибирский федеральный университет, Саяно-Шушенский филиал ; сост.: , , . - 2-е изд. - Саяногорск ; Черемушки : СШФ СФУ, 2012. - 12 с. : ил. Изучение физических свойств жидкости [Текст] : методические указания по выполнению лабораторной работы / Сиб. федерал. ун-т, Саяно-Шушенский филиал ; сост.: , . - 2-е изд. - Саяногорск ; Черемушки : СШФ СФУ, 2012. - 16 с. : ил. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями : учеб. пособие для студентов вузов/. - 2007. - Доступ в локальной сети НБ СФУ (djvu ; 4.6 Мгб) Гидротехническое строительство: журнал - 2003-2015 гг. Гидросооружения: журнал. – 2008-2015гг. в библиотеке. Гидротехника XXI век: журнал. – 2010-2015гг. в библиотеке. Гидротехника: журнал. – 2009-2015гг. в библиотеке. - http://hydroteh. ru/ (Все номера. Свободный доступ) Журнал "Малая энергетика" - http://smallenergy. narod. ru Elsevier (журналы открытого доступа): http://
Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины (модуля)
Содержание дисциплины представлено в локальной сети образовательного учреждения. Возможность индивидуального доступа для каждого обучающегося обеспечивается Электронно-библиотечной системой.
Доступ в локальной сети НБ СФУ (djvu ; 4.6 Мгб)
Springer:http://www.
Wiley (Blackwell ): http://www.
Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины «Гидравлика» составляет 108 академических часа, из которых 72 часа отводится на контактную работу с преподавателем, 36 часов на самостоятельную работу.
Дисциплина осваивается в 4 семестре.
В процессе изучения теоретического курса дисциплины используется основная и дополнительная литература (п. 6). При проведении лабораторных работ используются специально составленные «Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика».
Контроль усвоения материала выполняется с использованием оценочных средств для проведения промежуточной аттестации (п. 5).
Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Перечень необходимого программного обеспечения Microsoft Office. ANSYS FLUENT Matlab
Перечень необходимых информационных справочных систем
При освоении дисциплины, в качестве дополнительной литературы, используются официальные, справочно-библиографические и специализированные периодические издания.
Для обучающихся, с помощью электронно-библиотечной системы, обеспечен доступ к современным профессиональным базам данных, информационным справочным и поисковым системам.
Материально-техническая база, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Помещения для проведения лекционных занятий укомплектованы специализированной учебной мебелью и техническими средствами обучения, служащими для представления учебной информации большой аудитории: настенные экраны с дистанционным управлением, маркерные доски, считывающие устройства для передачи информации в компьютер, мультимедийные проекторы и другие информационно-демонстрационными средства.
Для проведения лекционных занятий используются наборы демонстрационного оборудования и учебно-наглядных пособий.
Помещение для выполнения лабораторных работ укомплектованы специализированной учебной мебелью. При выполнении лабораторных работ используются специальные учебные стенды, приборы и оборудование. Подробно материально-техническое обеспечение лабораторных работ дисциплины представлено в ОП таблица 5.2.
Для создания мультимедийных средств по дисциплине оборудована специальная студия.
Помещения для самостоятельной работы студентов оснащены компьютерной техникой подключенной к локальным сетям и интернету.
Точки доступа к информационным базам данных и мультимедийным средствам обучения организованы на базе библиотек.
Вычислительная техника обеспечена необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения. Программы в компьютерных классах СШФ СФУ (ауд.202,203,216).
