Реферат: Аннотация примерной программы учебной дисциплины «Механика жидкости и газа» Цели и задачи дисциплины

Форма 2


Аннотация примерной программы учебной дисциплины

«Механика жидкости и газа»



Цели и задачи дисциплины

Цели дисциплины

формирование знаний основ механики жидкости и газа.

Задачи дисциплины

овладение знаниями и умениями использовать законы сохранения количества движения, энергии и массы для жидких и газообразных сред, при различных режимах течения, знакомство с моделями сплошных сред и их напряженным состоянием.


Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у обучаемого следующих компетенций:

 ОК – 3 (готовность к кооперации с коллегами, работа в коллективе);

 ПК – 2 (способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовность использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования);

 ПК – 3 (готовность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способность привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат);

– ПК – 12 (способность демонстрировать знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках).


В результате изучения дисциплины студент должен:


Знать: основные свойства жидкостей и газов, методы описания движения сплошных сред, основные дифференциальные уравнения равновесия жидкости, закономерности одномерного течения, основы теории размерностей и гидродинамического подобия, модели турбулентности.


Уметь: решать задачи на равновесие жидкости в сообщающихся сосудах, определять силы, действующие в покоящейся жидкости на плоские и криволинейные поверхности, определять режимы движения жидкости, строить пьезометрические и напорные линии реального потока в трубах, определять расходы истечения жидкости из малых отверстий, производить гидравлический расчёт трубопроводных систем с последовательным и паралельнным соединением элементов.


Владеть: методикой расчета гидростатических систем в виде сообщающихся сосудов, методикой определения сил гидростатического давления на плоские и криволинейные поверхности; методикой гидравлического расчёта трубопроводных систем с последовательным и параллельным соединением.



^ Содержание дисциплины. Основные разделы.


1. Введение. Основные свойства жидкостей и газов

Место механики жидкости и газа в механических дисциплинах. Гипотеза сплошности. Плотность, удельный вес, ньютоновские и реологические жидкости. Модели жидкой среды. Режимы течения, понятие о пограничном слое.

2. Кинематика.

Математический аппарат описания движения сплошной и разреженной сред, формулы Остроградского-Гаусса и Стокса. Два метода описания движения жидкости. Линия тока, трубка тока и струйка тока, живое сечение, расходы жидкости. Уравнения неразрывности в интегральной и дифференциальной форме. Теорема Коши-Гельмгольца. Тензор скоростей деформации и его физический смысл.

3. Силы, действующие в жидкостях. Уравнения движения в напряжениях.

Силы, действующие в жидкости: массовые и поверхностные. Нормальные и касательные напряжения, тензор напряжений. Основные свойства давления. Уравнения движения в напряжениях.


4. Гидростатика.

Уравнения Эйлера для покоящейся жидкости. Равновесие несжимаемой жидкости, основная формула гидростатики, единицы измерения давления. Равновесие жидкости в сосуде, движущемся вертикально и горизонтально с постоянным ускорением, равновесие жидкости в сосуде, равномерно вращающемся вокруг вертикальной оси. Силы давления жидкости на твердые стенки: равномерное давление на плоскую стенку, неравномерное давление на плоскую стенку, неравномерное давление на криволинейную поверхность, закон Архимеда.


5. Общие законы и уравнения динамики для жидкостей и газов.

Общие законы и уравнения динамики жидкости: законы сохранения энергии, импульса и массы. Уравнения движения Эйлера. Уравнения Громеки-Ламба. Интегрирование уравнений движения Эйлера, интеграл Бернулли. Уравнение Бернулли для частных случаев: изотермическое и адиабатное течение идеального газа, течение несжимаемой жидкости. Энергетический смысл уравнения Бернулли. Обобщенная гипотеза трения Ньютона. Уравнение Навье-Стонса, граничные и начальные условия. Уравнение Бернулли для струйки вязкой несжимаемой жидкости. Уравнение количества движения в интегральной форме.


6. Одномерное течение несжимаемой жидкости.

Одномерная модель потока. Распределение давления в живом сечении. Уравнение Бернулли для потока вязкой несжимаемой жидкости. Потеря напора. Течение в круглых трубах, начальный участок. График Никурадзе, коэффициент гидравлического трения для труб с естественной шероховатостью. Местные гидравлические сопротивления: внезапное расширение потока, внезапное сужение потока, взаимное влияние местных сопротивлений. Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки. Газодинамические функции расхода, тепловое, расходное и механические воздействия. Гидравлический расчет трубопроводных систем и сопел, три задачи расчета трубопровода. Уравнение одномерного неустановившегося движения, гидравлический удар в трубах. Основы теории течений газовых струй. Сверхзвуковое течение газов.


7. Подобие гидродинамических процессов

Подобие гидродинамических процессов: геометрическое, кинематическое и динамическое подобие. Условия механического подобия. Критерии подобия из уравнений Навье-Стонса для несжимаемой жидкости. Теория размерностей, пи-теорема.


8. Турбулентность

Уравнения Рейнольдса и неразрывности для развитого турбулентного движения несжимаемой жидкости, вязкостные и турбулентные напряжения. Гипотеза о турбулентных напряжениях.