МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Гидрогазодинамика
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки20.03.01. Техносферная безопасность
ПрофильБезопасность жизнедеятельности в техносфере
Форма обученияЗаочная
Общая трудоемкость6 ЗЕТ
Учебный планz20_03_01_ТБ-12345-2020
Часов по учебному плану 216
в том числе:
аудиторные занятия 22
самостоятельная работа 185
контроль 9
Виды контроля по курсам
экзамены: 3

Распределение часов по курсам

Курс 3 Итого
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 6 6 6 6
Лабораторные 8 8 8 8
Практические 8 8 8 8
Сам. работа 185 185 185 185
Часы на контроль 9 9 9 9
Итого 216 216 216 216

Программу составил(и):
канд. техн. наук, доцент, Утемесов Равиль Муратович

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Рудер Давыд Давыдович

Рабочая программа дисциплины
Гидрогазодинамика

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 20.03.01 ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 21.03.2016г. №246)

составлена на основании учебного плана:
20.03.01 Техносферная безопасность
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 9.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Основной целью при изучении дисциплины является формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современных методов и приемов гидрогазодинамики, формирование инженерно–технического мышления.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОК-10: способностью к познавательной деятельности
ОК-11: способностью к абстрактному и критическому мышлению, исследованию окружающей среды для выявления ее возможностей и ресурсов, способностью к принятию нестандартных решений и разрешению проблемных ситуаций
ОПК-1: способностью учитывать современные тенденции развития техники и технологий в области обеспечения техносферной безопасности, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности
ПК-17: способностью определять опасные, чрезвычайно опасные зоны, зоны приемлемого риска
ПК-18: готовностью осуществлять проверки безопасного состояния объектов различного назначения, участвовать в экспертизах их безопасности, регламентированных действующим законодательством Российской Федерации
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Основные способы получения и обработки новой информации, необходимой для самообучения и решения конкретных задач по гидрогазодинамике; принципы и этапы планирования научно-исследовательской работы; основные и специализированные методы и оборудование для экспериментальных исследований свойств жидкости и газа и параметров их потоков; современные методы инженерного и научного анализа экспериментальных результатов; основные законы движения жидкости и газа по трубам и истечения их из отверстий; виды гидравлических сопротивлений и основные методы их расчета; последовательность расчета основных типов трубопроводов;
3.2.Уметь:
3.2.1.Определять способ и последовательность расчета основных типов трубопроводов и других устройств и установок; планировать, проводить и оценивать результаты экспериментальной исследовательской работы; модернизировать методики получения и обработки экспериментальных данных; выбирать и использовать методы и оборудование для анализа физических свойств жидкости и газа и параметров их потоков; критически оценивать полученные экспериментальные данные и определять их перспективность; находить и использовать научно-техническую информацию в исследуемой области из различных ресурсов, включая на английском языке; использовать прикладные программы для моделирования и расчета гидравлики установок с использованием ЭВМ
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.Опытом проведения математического анализа и моделирования, в том числе с использованием компьютерной техники и ресурсов; опытом работы с научно-исследовательским оборудованием; устойчивыми навыками проведения теоретических расчетов и эксперимента с учетом выбора оптимальных методик и оборудования для исследований, рационального определения условий и диапазона экспериментов, обработки, систематизации и анализа полученных результатов; опытом работы и использования в ходе проведения исследований научно- технической информации, Internet-ресурсов, баз данных и каталогов, электронных журналов и патентов, поисковых ресурсов и др. в области гидрогазодинамики, в том числе, на иностранном языке; приемами синтеза

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Курс Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Раздел 1. Введение.
1.1. Краткая характеристика курса и математического аппарата. Основные понятия и определения. Лекции 3 0.3 ОК-10, ОПК-1 Л1.1, Л1.2
1.2. Решение задач по разделам "Физические свойства жидкости" и "Давление в точке" Практические 3 1.5 ОПК-1, ПК-17, ПК-18 Л1.1, Л1.2
1.3. Исследование затопленной струи Лабораторные 3 8 ОК-10, ОК-11 Л3.2, Л1.2
1.4. Краткая характеристика курса и математического аппарата. Основные понятия и определения. Сам. работа 3 20 ОК-11, ПК-17 Л1.2
Раздел 2. Раздел 2. Кинематика жидкости
2.1. Вектор скорости. Вектор плотности потока массы. Уравнение неразрывности. Функция тока. Вихрь. Лекции 3 0.5 ОК-11, ПК-17 Л2.1, Л1.2
2.2. Измерение давлений,скоростей и расходов воздушного потока в трубах Лабораторные 3 0 ОК-11, ОПК-1, ПК-18 Л1.2
2.3. Вектор скорости. Вектор плотности потока массы. Уравнение неразрывности. Функция тока. Вихрь. Сам. работа 3 20 ОК-10, ПК-17 Л1.2
Раздел 3. Раздел 3. Динамика идеальной жидкости
3.1. Уравнение Эйлера. Постановка задачи для расчета движения идеальной жидкости. Статика жидкости и газа. Уравнение Бернулли для трубки тока Лекции 3 0.5 ОК-10, ПК-17 Л1.1, Л2.1, Л1.2
3.2. Определение силы гидростатического давления на плоские поверхности Практические 3 2 ОПК-1, ПК-17 Л1.1, Л2.1, Л1.2
3.3. Определение силы гидростатического давления на криволинейные поверхности Практические 3 1 ОК-10, ОПК-1, ПК-18 Л2.1, Л1.2
3.4. Уравнение Эйлера. Постановка задачи для расчета движения идеальной жидкости. Статика жидкости и газа. Уравнение Бернулли для трубки тока Сам. работа 3 19 ОК-11, ПК-17, ПК-18 Л1.2
Раздел 4. Раздел 4. Динамика реальной жидкости
4.1. Силы, действующие в движущейся реальной жидкости. Режимы движения реальной жидкости. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости в трубе Лекции 3 0.4 ОК-10, ОПК-1, ПК-17 Л1.2
4.2. Потери давления на трение и местные сопротивления. Особенности гидравлического расчета трубопроводов и систем эвакуации продуктов сгорания Лекции 3 0.3 ОК-10, ОПК-1, ПК-18 Л1.1, Л1.2
4.3. Касательные напряжения трения. Уравнение Навье-Стокса для реальной жидкости. Постановка задачи для расчета движения несжимаемой и сжимаемой жидкости Лекции 3 0.3 ОК-11, ОПК-1, ПК-17 Л2.1, Л1.2
4.4. Расчет простого трубопровода Практические 3 1 ОК-10, ОК-11, ОПК-1 Л2.1, Л1.2
4.5. Расчет последовательно и параллельно соединенного трубопровода Практические 3 1 ПК-17, ПК-18 Л1.2
4.6. Определение гидравлического сопротивления трубы Лабораторные 3 0 ОК-10, ОК-11, ПК-17 Л1.2
4.7. Измернеие расхода газа и градуировка сужающих устройств Лабораторные 3 0 ОК-11, ПК-17 Л1.2
4.8. Силы, действующие в движущейся реальной жидкости. Режимы движения реальной жидкости. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости в трубе Сам. работа 3 18 ОК-11, ПК-17, ПК-18 Л1.2
4.9. Потери давления на трение и местные сопротивления. Особенности гидравлического расчета трубопроводов и систем эвакуации продуктов сгорания Сам. работа 3 18 ОК-11, ОПК-1, ПК-18 Л1.2
Раздел 5. Раздел 5. Основы теории гидродинамического пограничного слоя
5.1. Физическая модель пограничного слоя. Пристеночный и свободные пограничные слои при различных режимах движения. Уравнения Прандтля для ламинарного пограничного слоя. Постановка задачи расчета ламинарного пограничного слоя Лекции 3 0.3 ОК-10, ОК-11, ПК-18 Л1.1, Л1.2
5.2. Уравнения Прандтля для турбулентного пограничного слоя. Турбулентные напряжения. Полуэмпирические модели турбулентности. Модели Прандтля и Прандтля-Колмогорова. k- модель турбулентности Лекции 3 0.3 ОК-10, ОПК-1, ПК-18 Л1.1, Л1.2
5.3. Интегральные методы расчета пограничных слоев. Уравнение потока импульса Кармана для пограничного слоя. Расчеты ламинарного и турбулентного пограничных слоев на плоской поверхности Лекции 3 0.3 ОК-10, ПК-17, ПК-18 Л1.2
5.4. Физическая модель пограничного слоя. Пристеночный и свободные пограничные слои при различных режимах движения. Уравнения Прандтля для ламинарного пограничного слоя. Постановка задачи расчета ламинарного пограничного слоя Сам. работа 3 18 ОПК-1 Л1.2
Раздел 6. Раздел 6. Струйное движение газов
6.1. Свободная струя. Расчет свободной струи. Частично ограниченные струи. Струйные приборы. Ограниченные струи Лекции 3 0.3 ОК-10, ПК-17 Л2.1, Л1.2
6.2. Решение задач по разделу "Истечение жидкости через отверстия и насадки" Практические 3 1.5 ОК-11, ОПК-1, ПК-18 Л1.1, Л1.2
6.3. Определение коэффициента конвективной теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении теплоносителя Лабораторные 3 0 ОК-11, ПК-17 Л3.1, Л1.2
6.4. Свободная струя. Расчет свободной струи. Частично ограниченные струи. Струйные приборы. Ограниченные струи Сам. работа 3 18 ОК-10, ОК-11, ПК-17 Л1.2
Раздел 7. Раздел 7. Основы теории подобия
7.1. Основные понятия теории подобия. Множители преобразования и критерии подобия. Критерии гидродинамического подобия. Связь между критериями подобия. Основные теоремы теории подобия Лекции 3 0.5 ОК-10, ПК-17, ПК-18 Л1.2
7.2. Автомодельность. Моделирование движения Лекции 3 0.5 ОК-10, ОК-11, ПК-17 Л1.1, Л1.2
7.3. Основные понятия теории подобия. Множители преобразования и критерии подобия. Критерии гидродинамического подобия. Связь между критериями подобия. Основные теоремы теории подобия Сам. работа 3 18 ОПК-1, ПК-17, ПК-18 Л1.2
Раздел 8. Раздел 8. Гидродинамика двухфазных систем
8.1. Уравнение Навье-Стокса в форме Гельмгольца. Движение одиночной сферической частицы в сплошной среде Лекции 3 0.5 ОК-11, ПК-17 Л1.1, Л1.2
8.2. Движение ансамбля сферических частиц в сплошной среде. Ячеечная модель Лекции 3 0.5 ОПК-1, ПК-18 Л1.1, Л1.2
8.3. Уравнение Навье-Стокса в форме Гельмгольца. Движение одиночной сферической частицы в сплошной среде Сам. работа 3 18 ОК-10, ПК-17, ПК-18 Л1.2
8.4. Движение ансамбля сферических частиц в сплошной среде. Ячеечная модель Сам. работа 3 18 ОК-10, ОПК-1, ПК-17 Л1.2
8.5. Особенности движения пузырей и капель в жидкой среде Лекции 3 0.5 ОК-11, ПК-17, ПК-18 Л2.1, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
Контролдьные задания и вопросы приведены в приложении.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
ФЕДЕРАЛЬНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ СТАНДАРТОМ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
ПОДГОТОВКИ 20.03.01 ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ и РУП не предусмотрены
5.3. Фонд оценочных средств
ФОС приводится в приложении.
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 А. Г. Петров Аналитическая гидродинамика: [учеб. пособие для вузов] М.: Физматлит, 2010 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=75706
Л1.2 А.Л. Лукс, Е.А. Крестин, А.Г. Матвеев, А.В. Шабанова Гидрогазодинамика (с элементами процессов и аппаратов) [Электронный ресурс]: учебное пособие Самара : Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2015 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=438366
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц Теоретическая физика: Т.6: Гидродинамика [электронный ресурс]: Учеб.пособие для вузов М. : Наука, 2001 https://e.lanbook.com/book/2232
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел Теплопередача: учеб. для вузов М. : Энергия, 1975
Л3.2 Р.М.Утемесов,Д.И.Попов,Д.Ю. Козлов,С.С. Лескова,Е.Р.Кирколуп Гидрогазодинамика.Лабораторный практикум : учеб.пособие Барнаул:Изд-во Алт.ун-та, 2014
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Гидрогазодинамика, автор Утемесов Р.М. https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=4118
6.3. Перечень программного обеспечения
MicrosoftOffice
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
MS Windows XP и выше,
MS Office ХР и выше,
Adobe Acrobat Reader,

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
207К лаборатория тепломассообмена - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 12 посадочных мест; рабочее место преподавателя; вольтметр 01202-50 (2 шт.); измеритель ИТЛ-400 (2 шт.); компьютер НЭТА /LCD 19" Samsung 943B (2,93Ghz/2*1024Mb/500Gb/DVD-RW/KM); лазер LНА-188 (2 шт.); ноутбук Acer TM424WXMi Cel-M(380) 1,6GHz/14,1" WXGA/512Mb/60Gb/DVD-RW/LAN/Wlan b; осциллограф С1-83; персональный компьютер с LCD монитором 19"; принтер HP LJ P1005; скамья оптическая; сканер HP SJ 8200; барометр М67; бинокль; весы торсион.; весы торсионные; вискозиметр; вольтметр В7-21 (2 шт.); головка магнитоэлектрическая М1634 (2 шт.); динамометр ДОС 03; лампа настольная тр383; латр; микроманометр ЛТА-4; набор цветных стекл (3 шт.); осциллограф С1-79; осциллограф С9-1; осциллограф Сi-101; печь муфельная; пирометр "Проминь"; прецизионный газовый счетчик №10 (2 шт.); скамья оптическая (6 шт.); стабилизатор 3222 (2 шт.); фотоаппарат "Зенит" (7 шт.); фотоаппарат "Киев"; фотообъектив "Мир 26Б"; фотообъектив "Юпитер 36Б" (4 шт.); эл/точило (нождак) (2 шт.); учебные наглядные пособия: "ТЕПЛОФИЗИКА ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ", "ТЕПЛОФИЗИКА СБОРНИК ЗАДАЧ", "ГИДРОГАЗОДИНАМИКА ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ".
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов молекулярной физике для широкого спектра задач в различных областях.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Гидрогазодинамика» необходимо:
- построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала;
- систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям;
- усвоить содержание ключевых понятий;
- плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
Для эффективного изучения практической части дисциплины «Гидрогазодинамика» рекомендуется:
- систематически выполнять подготовку к практическим занятиям и лабораторным работам по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям ;
- своевременно выполнять практические задания, лабораторные работы.
- своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований.
В течение семестра студенты выполняют:
- домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на практических занятиях или перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли);
- промежуточные задания, во время практических или лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий;
- построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ;
- обсуждают задания практических и лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других.