1 Область применения - Автоматизированная информационная

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД
Программа дисциплины
Редакция №1
«Информационное обеспечение теплоэнергети- от «__» ________ 2014г.
ческих объектов» для
преподавателя
УМКД 042-18-6.1-32/012014
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ»
для специальности 6M071700 – «Теплоэнергетика»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Семей
2014
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 2 из 10
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель _______ «___»________ 2014 г.
Ермоленко М. В., к.т.н., и.о. доцента кафедры «Техническая физика и
теплоэнергетика».
2 ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика»
Протокол от «____» __________ 2014 г., № __.
Заведующий кафедрой _________
О. А. Степанова
2.2 На заседании учебно-методического бюро
инженерно-технологического факультета
Протокол от «____» __________ 2014 г., № __
Председатель _________ С. С. Толеубекова
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании
Учебно-методического совета университета
Протокол от «____» __________ 2014 г., № __.
Председатель УМС _________ Г. К. Искакова
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 3 из 10
Содержание
1 Область применения ................................................................................................ 4
2 Нормативные ссылки ............................................................................................... 4
3 Общие положения .................................................................................................... 4
4 Содержание учебной дисциплины (модуля) ......................................................... 7
5 Перечень тем для самостоятельной работы магистрантов .................................. 9
6 Карта обеспеченности учебно-методической литературой ................................. 9
7 Литература ................................................................................................................ 9
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 4 из 10
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса по дисциплине «Информационные системы в теплоэнергетике и теплотехнологии» предназначена для магистрантов специальности
«6M071700» – «Теплоэнергетика».
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая рабочая программа дисциплины для преподавателя устанавливает порядок организации учебного процесса по дисциплине «Информационные системы в теплоэнергетике и теплотехнологии» в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:
- Государственный общеобязательный стандарт послевузовского образования. Утвержден постановлением Правительства Республики Казахстан от «
23 » августа 2012 г. № 1080;
- Типовой учебный план специальности 6M071700 – «Теплоэнергетика»
- СТУ 042-ГУ-4-2014 Стандарт университета «Общие требования к разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП 042-1.01-2014 Документированная процедура «Структура и содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:
Курс «Информационные системы в теплоэнергетике и теплотехнологии»
является обязательным предметом для магистрантов специальности 6M071700 Теплоэнергетика и включается в учебные планы в качестве профильной дисциплины.
Развитие информационных технологий связано с тем, что их использование дает наиболее мощное и гибкое средство общения человека с ЭВМ. Когда
речь идет о данных в определении выше, имеется ввиду, что эти данные могут
быть самого разного рода. С помощью компьютерных технологий в наглядную
(визуальную) форму можно перевести информацию об изменении цен, популярности политического деятеля или артиста, распределение мнений населения
по любому вопросу и т.д. Другим направлением применения ПК являются математические и научно-технические расчеты. Сложные вычислительные задачи,
возникающие при моделировании технических устройств и процессов, можно
разбить на ряд элементарных: вычисление интегралов, решение уравнений, решение дифференциальных уравнений и т. д.
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 5 из 10
3.2 Цель изучения дисциплины:
Цель курса – изучение информационных систем. Формирование у магистрантов комплекса знаний и навыков, необходимых для квалифицированной
постановки и решения с помощью ПК профессиональных задач.
3.3 Основная задача изучения дисциплины:
Основная задача изучения дисциплины – овладение методами и приемами
аналогового, физического и математического моделирования; выработка навыков и умения: математического моделирования процессов, аппаратов и систем
теплоэнергетики и теплотехнологии; проведения вычислительного эксперимента; использования вычислительной техники и компьютерных технологий для
исследования и отбора оптимальных вариантов установок и систем теплоэнергетики и теплотехнологии.
3.4 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины магистрант должен:
знать:
- основные виды и классификации методов моделирования;
- общие принципы, этапы и условия создания математических моделей
для теплоэнергетических и теплотехнологических установок и систем;
- основы использования компьютерных технологий для реализации
математических моделей.
владеть:
- численными методами интерполяции функций; интегрирования, решения трансцендентных уравнений, систем алгебраических уравнений, обыкновенных дифференциальных уравнений;
- методами решения задач оптимизации;
- методами и приемами разработки математических моделей для теплоэнергетических и теплотехнологических процессов, установок и систем;
- аналитическими и численными методами решения задач теплопередачи;
- численными методами расчета основных характеристик теплоносителей и тепло- массообменных аппаратов;
- методами расчета оптимальных теплотехнологических систем.
усвоить:
- основы использования компьютерных технологий;
уметь:
- определять теплоэнергетические задачи, которые необходимо решать с
помощью ПК, обосновывать уровень автоматизации;
- заниматься постановкой автоматизированных задач;
- подготавливать на ПК текстовые и графические документы;
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 6 из 10
- выполнять на ПК аналитические расчеты и производить графический
анализ данных;
- использовать языки высокого уровня для составления программ расчета
теплотехнологических процессов и установок;
- применять методы математического моделирования при исследовании
и проектировании теплотехнологической системы и ее элементов;
- использовать пакеты прикладных программ для моделирования и оптимизации теплотехнологических процессов, установок и систем.
- выбирать эффективный численный метод для решения конкретной задачи, оценивать его точность и надежность;
- использовать готовые пакеты прикладных программ для выполнения
теплоэнергетических расчетов;
- использовать и разрабатывать информационно-справочные системы и
базы данных для обеспечения моделирования теплоэнергетических объектов.
понимать:
- возможности компьютерных технологий при решении прикладных задач теплоэнергетики;
иметь:
- представление о сущности, области применения, направлении развития
информационных технологий в теплоэнергетике;
- представление о современных технических и прикладных программных
средствах ПК;
- представление о назначении и возможности глобальных и локальных
компьютерных сетей;
- представление о численных методах, используемых при исследовании и
моделировании процессов и систем теплотехники и теплоэнергетики;
- представление об общих принципах, этапах и условиях создания математических моделей для теплоэнергетических и теплотехнических установок и
систем;
приобрести:
- знания и умения, касающиеся работы и расчета различных прикладных
программ.
3.5 Пререквизиты курса:
- нет.
3.6 Постреквизиты курса:
- базовые и профильные дисциплины.
3.7 Выписка из рабочего учебного плана:
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Курс
Семестр
Кредиты
ЛК,
час.
СПЗ,
час.
1
1
3
15
30
Страница 7 из 10
СРО, СРОП, Всего,
час.
час.
час.
67
23
135
Таблица 1
Форма
итогового
контроля
Экзамен
4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Таблица 2
Количество
Наименование тем и их содержание
часов
1
2
Модуль 1. Информационные системы в теплоэнергетике и теплотехнологии
Лекционные занятия
1
Введение. Информация, ее характеристики. Возникновение информационной технологии.
Цель, объем, содержание и структура курса «Информационные системы в
теплоэнергетике и теплотехнологиях». Основные задачи курса, роль в подготовке магистранта по специальности «Теплоэнергетика».
Определение информации. Основные характеристики информации. Статистический, семантический и структурный подходы к определению количества информации. Значение и направления информатизации общества. Физический, логический и пользовательский уровни информатики. Понятие и
возникновение информационной технологии. Новые информационные технологии в промышленности, науке, образовании и других сферах человеческой деятельности. Интеллектуальные информационные технологии. Общая
характеристика теплотехнических и теплоэнергетических расчетов.
4
Модели и виды моделирования.
Виды моделирования. Аналоговое моделирование. Физическое моделирование. Анализ размерностей. Теория подобия. Критерии подобия. Критериальные уравнения для задач теплопроводности, конвективного и радиационного
теплообмена. Математическое моделирование как основной метод решения
задач оптимизации и проектирования теплотехнологических процессов.
Классификация математических моделей. Этапы разработки математической
модели. Использование блочного принципа построения математических моделей. Установление адекватности моделей.
4
Численные методы решения некоторых теплотехнических задач.
Интерполирование, полиномиальное интерполирование, интерполирование
сплайнами, аппроксимация кривыми при решении задач приближения функций и расчета теплотехнических таблиц. Использование системы символьной математики MathCAD для интерполяции функций. Компьютерная реализация теплового расчета теплообменного аппарата. Численное интегрирование (метод прямоугольника, трапеций, парабол, метод Гаусса) при расчете
площади поверхности нагрева теплообменного аппарата. Нахождение корней алгебраических и трансцендентных уравнений при решении критериальных уравнений тепло - и массообмена.
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 8 из 10
Продолжение таблицы 2
1
Решение систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений, обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих теплотехнические
процессы. Численные методы и их компьютерная реализация при решении
задач тепломассообмена и гидродинамики. Методы интегральных соотношений, конечно - разностные методы при решении задачи вязкого течения
жидкостей и газов в пограничном слое при внешнем обтекании тел. Применение метода прогонки в задачах моделирования течения в каналах.
Методы математической статистики при изучении вязкого многофазного течения. Использование системы символьной математики Math CAD для решения систем дифференциальных уравнений. Задачи оптимизации в теплоэнергетике и теплотехнике. Методы решения задач оптимизации. Классификация методов. Применение метода прямого спуска, методов безусловной
оптимизации первого порядка (метод наискорейшего спуска), методов
условной оптимизации (симплекс-метод, методы штрафных функций) для
решения задач оптимизации в теплоэнергетике и теплотехнике. Решение задач оптимального проектирования средствами Excel.
Практические занятия
Символьные вычисления в среде MathCad.
Модуль 2. Математическое моделирование и САПР
Лекционные занятия
Математическое моделирование и оптимизация тепломассообменных
аппаратов.
Математическое описание структуры потока в аппарате. Модели идеального
смешения и идеального вытеснения. Диффузионная модель, ячеечная модель. Комбинированные модели. Моделирование работы рекуперативного
теплообменного аппарата. Постановка задачи оптимизации теплообменного
аппарата. Моделирование и оптимизация работы перегонных и ректификационных аппаратов. Модели и алгоритмы расчета установок выпаривания,
абсорбции, сушки. Моделирование и оптимизация работы холодильных
установок. Автоматизация математического моделирования тепломассообменных аппаратов.
Пакеты прикладных программ для решения теплотехнических задач.
Пакеты прикладных программ (ППП) и банки данных (БД) теплотехнологии:
анализ, использование и разработка. Структура и свойства пакетов прикладных программ (ППП). Разработка и тестирование ППП. Возможности ППП и
управление его работой. Использование ППП для САПР. Использование системы Visio для проектирования теплотехнических схем.
Практические занятия
Методы конечно элементного анализа в Ansys Workbench
Тепловой анализ в Ansys Fluent
Создание баз данных с помощью СУБД MS Access.
2
6
4
2
8
8
8
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
5 ПЕРЕЧЕНЬ
МАГИСТРАНТОВ
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
ТЕМ
ДЛЯ
Страница 9 из 10
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ
5.1 Аналоговое моделирование при изучении процесса теплопроводности.
СРО 1. Реферат.
5.2 Применение конечно-разностных методов при решении задач теплопроводности. СРО 5. Рефера.
5.3 Математическое моделирование процессов тепло-массопереноса.
СРО 8. Реферат.
5.4 Математическое моделирование и оптимизация тепломассообменного
аппарата. СРО 9. Реферат.
5.5 Рубежный контроль 1.
5.6 Рубежный контроль 2 (итоговый).
6 КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ
Таблица 3
Наименование учебников, учебнометодических
пособий
Промышленная теплоэнергетика и
теплотехника: Справочник / Под
общ. ред. В.А. Григорьева и В.М.
Зорина.
-М:
Энергоатомиздат,1991.- 588с.
Патанкар С. Численные методы
решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат, 1984,- 152с.
Количество
экземпляров
Количество
студентов
Процент
обеспеченности
2
2
100
1
2
50
7 ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под
общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. -М: Энергоатомиздат,1991.- 588с.
7.1.2 Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло - и массообмена. - М.: Наука, 1984,- 288с.
7.1.3 Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат, 1984,- 152с.
7.2 Дополнительная литература
7.2.1 Васильков Ю.В. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. - М: ВШ, 2001.- 256с.
УМКД 042-18-6.1.32/01-2014
Ред. № 1 от «__» _________ 2014 г.
Страница 10 из 10
7.2.2 П.Вульман Ф.А. Математическое моделирование тепловых схем
ПТУ на ЭВМ.- М.: Машиностроение, 1985.-112с.
7.2.3 Математическое моделирование и оптимизация систем тепло-, водо, нефте- и газоснабжения / Под ред. Меренкова А.П..- П.: Наука, 1992.- 234с.
7.2.4 Методы оптимизации параметров теплообменных аппаратов АЭСМинск, Наука и техника, 1981.-144с.
7.2.5 Зайцев А.И. и др. Математическое моделирование источников энергоснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1991.- 163с.
7.2.6 Клима И. Оптимизация энергетических систем. - М.: ВШ, 1991. - 247
с.
7.2.7 Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и
оптимизация тепловой эффективности зданий. - М.: АВОК ПРЕСС,2002.- 346с.