Московский энергетический институт (технический университет)




Скачать 140.09 Kb.
НазваниеМосковский энергетический институт (технический университет)
Дата16.03.2013
Размер140.09 Kb.
ТипДокументы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Теплофизика

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ТЕОРИЯ ОДНОФАЗНЫХ И ДВУХФАЗНЫХ

ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ"



Цикл:

профессиональный




Часть цикла:

по выбору




дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ; Б3.20.2




Часов (всего) по учебному плану:

144




Трудоемкость в зачетных единицах:

4

8 семестр

Лекции

30 час

8 семестр

Практические занятия

15 час

8 семестр

Лабораторные работы

не предусмотрены




Расчетные задания, рефераты

18 час самостоят. работы

8 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

99 час




Экзамены




8 семестр

Курсовые проекты (работы)

не предусмотрены






Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является ознакомление студентов с современным состоянием теории однофазных и многофазных турбулентных потоков; освоение студентами классических методов и моделей турбулентных течений; ознакомление студентов с результатами классических экспериментальных исследований и данными по характеристикам однофазных и двухфазных турбулентных течений на пластине, в трубах (каналах), в окрестности обтекаемых тел различной формы; особенностями и задачами математического и физического моделирования многофазных потоков; основами классификации двухфазных турбулентных потоков; стратегией построения обобщенной компьютерной модели многофазных потоков.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

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

  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

  • к участию в разработке методов прогнозирования количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-11);

  • к проведению физического и численного эксперимента, к разработке с этой целью соответствующих экспериментальных стендов (ПК-12).



Задачами дисциплины является

  • ознакомить с основами теории однофазных и многофазных турбулентных потоков, а также современной теорией турбулентности;

  • научить использовать уравнения турбулентных течений для решения практических задач;

  • научить моделированию турбулентных течений;

  • научить использованию первичных характеристик многофазных течений для их классификации;

  • дать информацию о методах расчета характеристик двухфазных турбулентных течений;

  • научить методам физического моделирования однофазных и многофазных турбулентных течений;

  • ознакомить с процессами переноса в однофазных и многофазных турбулентных течениях.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 (дисциплина по выбору студента) основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Теплофизика" направления 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика (общая)», «Физика специальная», «Математика».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, а также программы магистерской подготовки по профилю «Теплофизика».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:


Знать:

  • основные характеристики однофазных турбулентных течений (ПК-3);

  • основные характеристики двухфазных турбулентных течений (ПК-3);

  • основы классификации двухфазных турбулентных течений (ПК-3).

  • основные методы математического моделирования однофазных и двухфазных турбулентных течений (ПК-12).


Уметь:

  • ставить задачи о турбулентных течениях газов и жидкостей (ОК-7, ПК-3);

  • использовать различные приближения при анализе турбулентных течений (ПК-11);

  • анализировать различные факторы, влияющие на течение газов и жидкостей (ПК-3, ПК-11);

  • анализировать различные факторы, влияющие на энергию турбулентности однофазного и двухфазного потока (ПК-3, ПК-11);

  • анализировать данные оригинальных работ по турбулентности газов и жидкостей (ПК-6).


Владеть:

  • методами математического моделирования однофазных и двухфазных турбулентных течений (ПК-11, ПК-12);

  • методами физического моделирования однофазных и двухфазных турбулентных течений (ПК-11, ПК-12);


4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Понятие о турбулентных течениях

4

8

2

--

--

2

Тест

2

Основы математического моделирования турбулентных течений

8

8

2

2

--

4

Контрольная работа

3

Модели турбулентных течений

8

8

2

2

--

4

Контрольная работа

4

Основы физического моделирования турбулентных течений

9

8

2

3

--

4

Контрольная работа

5

Понятие о многофазных турбулентных течениях

6

8

2

--

--

4

Контрольная работа

6

Классификация гетерогенных турбулентных течений

8

8

2

--

--

6

Контрольная работа

7

Основы математического моделирования двухфазных турбулентных течений

16

8

6

4

--

6

Контрольная работа

8

Двухфазные течения в трубах (каналах)

12

8

4

2

--

6

Контрольная работа

9

Обтекание тел потоками с частицами

24

8

4

2

--

18

Подготовка и защита типового расчета

10

Основы физического моделирования двухфазных турбулентных течений

11

8

4

--

--

7


Контрольная работа




Зачет

2

--

--

--

--

2

Устный зачет




Экзамен

36

8

--

--

--

36

Устный экзамен




Итого:

144

8

30

15

--

99





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции


1. Понятие о турбулентных течениях

Что такое турбулентность? Методы описания структуры турбулентных течений. Уравнение Навье – Стокса. Диссипация энергии в вязкой жидкости. Качественная схема развития турбулентности. Масштабная инвариантность. Спектр турбулентных пульсаций. Оценка масштабов турбулентности. Механизм растяжения вихревых структур.


2. Основы математического моделирования турбулентных течений

Методы моделирования турбулентных течений. Прямое численное моделирование. Метод с выделением крупных вихрей. Методы статистических моментов. Статистические моменты и кумулянты.


3. Модели турбулентных течений

Уравнение Рейнольдса. Уравнения для моментов. Обменный механизм. Тензор скорости диссипации. Турбулентная диффузия. Стратегия замыкания высших моментов. Алгебраические модели тройных корреляций. Модель турбулентности Рейнольдсовых напряжений. К – модель турбулентности. К – L модель турбулентности. Модель пути смешения Прандтля. Условия реализуемости. Модели турбулентности третьего порядка. Уравнения для кумулянтов четвертого порядка. Связь между переносом тепла и переносом импульса. Математическое описание процессов тепломассопереноса. Модель турбулентного переноса скаляра. Модели замыкания.


4. Основы физического моделирования турбулентных течений

Методы экспериментального исследования структуры турбулентных течений. Термоанемометрия. Лазерная доплеровская анемометрия. Статистическая обработка экспериментальных данных.


5. Понятие о многофазных турбулентных течениях

Что такое многофазные течения? Многофазные течения в природе и технике. Специфические особенности математического и физического моделирования гетерогенных потоков. Два основных класса задач изучения гетерогенных течений. Основные характеристики гетерогенных потоков.


6. Классификация гетерогенных турбулентных течений

Времена динамической и тепловой релаксации частиц. Массовая, объемная и счетная концентрации частиц. Столкновения частиц между собой. Столкновения частиц со стенками канала. Числа Стокса в осредненном, крупномасштабном и мелкомасштабном пульсационных движениях. Столкновительные числа Стокса. Классификация гетерогенных турбулентных потоков.


7. Основы математического моделирования двухфазных турбулентных течений

Математическое моделирование турбулентных течений газа с частицами. Лагранжев подход: преимущества и ограничения. Эйлеров подход: преимущества и ограничения. Стратегия построения обобщенной компьютерной модели двухфазных потоков.


8. Двухфазные течения в трубах (каналах)

Течения газа с частицами в каналах. Распределения осредненных и пульсационных скоростей газа и частиц. Диссипация энергии турбулентности мелкими частицами. Генерация энергии турбулентности крупными частицами. Моделирование влияния частиц на турбулентную энергию газа.


9. Обтекание тел потоками с частицами

Обтекание тел потоками с частицами. Течение с частицами в области критической точки тела. Течение с частицами в пограничном слое обтекаемого тела. Аэродинамическое сопротивление тел в потоках с частицами.


10. Основы физического моделирования двухфазных турбулентных течений

Физическое моделирование течений газа с частицами. Особенности и задачи экспериментального изучения гетерогенных потоков. Методы цифровой трассерной визуализации и лазерной анемометрии. Особенности изучения поведения частиц в турбулентном потоке. Особенности изучения обратного влияния частиц на характеристики течения несущего газа.


4.2.2. Практические занятия

5 семестр

Математическое моделирование турбулентных течений.

Построение аналитических и численных моделей турбулентных течений.

Методы физического моделирования турбулентных течений.

Модели двухфазных турбулентных течений.

Методы расчета двухфазных турбулентных течений в трубах.

Методы моделирования обтекания тел потоками с частицами.


4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания

Численное моделирование гетерогенного потока.


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовые проекты учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций.

Практические занятия проводятся в традиционной форме, а также с посещением научных лабораторий ОИВТ РАН.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, выполнение расчетного задания и подготовку его к защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защита расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Моделирование процессов переноса в турбулентных течениях. Учебное пособие / Б.Б.Илюшин; Новосиб. гос. ун-т. Часть I. 1999.

2. Турбулентность: модели и подходы. Курс лекций / П.Г.Фрик; Перм. гос. техн. ун-т. Часть I. 1998. 108 с.

3. Турбулентность: модели и подходы. Курс лекций / П.Г.Фрик; Перм. гос. техн. ун-т. Часть II. 1999. 136 с.

4. Вараксин А.Ю. Турбулентные течения газа с твердыми частицами. – М.: Физматлит. 2003. 192 с.

5. Вараксин А.Ю. Столкновения в потоках газа с твердыми частицами. – М.: Физматлит. 2008. 312 с.


б) дополнительная литература:

1. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Гидродинамика. – М.: Физматлит, 2002.

2. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. – М.: Наука, 1987. Ч.1. 464 с.; Ч.2. 360 с.

3. Шрайбер А.А., Гавин Л.Б., Наумов В.А., Яценко В.П. Турбулентные течения газовзвеси. – Киев: Наукова думка. 1987. 239 с.

4. Волков Э.П., Зайчик Л.И., Першуков В.А. Моделирование горения твердого топлива. – М.: Наука. 1994. 320 с.


7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

нет.

б) другие:

нет.


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилю «Теплофизика».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.ф.-м.н., профессор Вараксин А.Ю.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

д.т.н., с.н.с. Яньков Г.Г.

Похожие:

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский Энергетический Институт (Технический Университет) (мэи (ТУ)) Дата: 20 сентября 2010
Название компании: Московский Энергетический Институт (Технический Университет) (мэи (ТУ))
Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) российско-германский институт бизнеса

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электроэнергетики (иээ)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электроэнергетики (иээ)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт
Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика
Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электротехники (иэт)
Профиль(и) подготовки: Техногенная безопасность в электроэнергетике и электротехнике
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница