МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ высшего профессионального образования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. И.И. ПОЛЗУНОВА»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по научно-инновационной работе
_______________________ А.А. Максименко
«____»____________ 2015 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ, ГАЗА И ПЛАЗМЫ»
основной образовательной программы подготовки аспиранта
по направлению 01.06.01 Математика и механика
Профиль: 01.02.05
Механика жидкости, газа и плазмы
Квалификация: Исследователь. Преподаватель исследователь.
Барнаул 2015
ПРЕДИСЛОВИЕ
Рабочая программа дисциплины «Механика жидкости, газа и плазмы» составлена на основании федеральных государственных образовательных стандартов к основной образовательной программе высшего образования подготовки научнопедагогических кадров в аспирантуре по направлению 01.06.01 Математика и механика. В соответствии с Программой кандидатского экзамена по специальности 01.02.05
Механика жидкости, газа и плазмы, утвержденной приказом Министерства образования и науки РФ № 274 от 08.10.2007 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании кафедры высшей математики
протокол №___ от _______________ 2015 г.
Научный руководитель программы
аспирантской подготовки
Пышнограй Г.В.
Программа СОГЛАСОВАНА с факультетами, выпускающими кафедрами профилей;
СООТВЕТСТВУЕТ действующему рабочему учебному плану.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Рассматриваемая дисциплина является основной в подготовке аспирантов, обучающихся по профилю 01.02.05 Механика жидкости, газа и плазмы.
Целями освоения дисциплины «Механика жидкости, газа и плазмы» являются:
углубление знаний по теоретическим проблемам, возникающих при движении газообразных, жидких и твердых деформируемых твердых тел.
Задачи дисциплины:
 законов механики сплошных сред;
 методов используемых в механике сплошных сред;
 моделей механики сплошной среды.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Учебная дисциплина «Механика жидкости, газа и плазмы» входит в состав
ООП, как вариативная часть (блок 1).
Дисциплина «Механика жидкости, газа и плазмы» необходима для подготовки и
сдачи кандидатского экзамена.
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Процесс изучения дисциплины «Экология» и с ООП по направлению подготовки 01.06.01 Математика и механика.
Универсальные компетенции:
- способностью к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических
задач, в том числе в междисциплинарных областях (УК-1);
- способностью планировать и решать задачи собственного профессионального
и личностного развития (УК-5).
Общепрофессиональные компетенции:
- способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий (ОПК-1).
Профессиональные компетенции:
- способностью создавать и исследовать математические модели для описания
параметров потоков движущихся сред в широком диапазоне условий при механических, тепловых, электромагнитных и прочих воздействиях (ПК-1);
2
- способностью осуществлять экспериментальные исследования течений и их
взаимодействия с телами, а также интерпретировать экспериментальные данные с целью прогнозирования и контроля природных явлений и технологических процессов,
включающих движение текучих сред (ПК-2);
- способностью применять аналитические, асимптотические и численные методы исследования кинетических уравнений однородных и многофазных сред с целью
разработки перспективных космических, летательных и плавательных аппаратов (ПК3).
Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:
знать:
- способы описания движения сплошной среды;
- основные характеристики напряженно-деформируемого состояния сплошной
среды;
- интегральную и дифференциальную формы законов сохранения, законы термодинамики,
- соотношения на разрывах, определяющие соотношения для пористых сред.
уметь:
− правильно выбрать определяющие соотношения, соответствующие сути рассматриваемого натурного явления, понимать степень необходимости использования
законов термодинамики для сплошной среды;
− для простых сред представлять себе условия, которым должны удовлетворять
разрывные поля деформационных и динамических характеристик, существование которых не противоречит гипотезе сплошности;
− строить полные системы уравнений, описывающих поведение конкретной
среды, ставить для них краевые и начальные условия, выбирать метод решения поставленной задачи;
− моделировать и решать задачи механики сплошных сред, в том числе с использованием современной вычислительной техники;
− выдвигать гипотезы и предлагать пути их проверки;
- делать выводы на основе экспериментальных данных, представленных в виде
графика, таблицы или диаграммы;
− определять возможности применения теоретических положений и методов механики сплошной среды для постановки и решения конкретных прикладных задач;
− представлять математическую модель изучаемого явления или процесса на одном из языков программирования с целью получения численного решения поставленной задачи.
владеть:
- планированием процессов решения научно-технических задач;
- анализом работы технических средств управления режимами работы технических систем и технологий на базе потоков жидкости, газа и плазмы;
- умением работать с системами автоматизированного проектирования технических систем и технологий на базе потоков жидкости, газа и плазмы;
- умением разрабатывать мероприятий по энергосбережению и повышению качества технических систем и технологий на базе потоков жидкости, газа и плазмы;
- анализом работы технических систем и технологий на базе потоков жидкости,
газа и плазмы;
- умением работы с программно-аппаратными средствами моделирования технических систем и технологий на базе потоков жидкости, газа и плазмы.
4. СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3
4.1 Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах)
Форма обучения – очная. Изучение специальной дисциплины по учебному плану предполагается на 4-5 году обучения аспирантуры, в 6 и 7 семестрах соответственно. В 6
семестре – зачет, 7 семестре – экзамен.
Таблица 4.1
Объем часов / зачетВид учебной работы
ных единиц
324/9
Трудоемкость изучения дисциплины
35/1
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:
практические (семинарские) занятия
35/1
Самостоятельная работа аспиранта (всего)
289/8
4.2. Разделы дисциплины и виды занятий
Таблица 4.2
Название раздела
дисциплины
Раздел 1. Введение в механику сплошных сред. Физическое
подобие, моделирование Кинематика сплошных сред
Раздел 2. Основные понятия и уравнения динамики и термодинамики
Раздел 3. Модели жидких и газообразных сред
Раздел 4. Поверхности разрыва в течениях жидкости, газа и
плазмы
Раздел 5. Гидростатика
Раздел 6. Движение идеальной несжимаемой жидкости
Раздел 7. Движение вязкой жидкости. Теория пограничного
слоя. Турбулентность
Раздел 8. Движение сжимаемой жидкости. Газовая динамика
Раздел 9. Электромагнитные явления в жидкостях
Раздел 10. Физическое подобие, моделирование
Итого:
Виды учебных занятий (в
часах)
практические
самостоя(семинарские)
тельная
занятия
работа
4
17
4
17
4
4
34
4
3
3
36
36
36
3
3
3
35
37
38
38
289
4.3. Содержание разделов и тем.
(В разделы добавить темы по узкой специфике работы руководителя и согласующимися с профессиональными компетенциями)
Раздел 1. Введение в механику сплошных сред. Физическое подобие, моделирование Кинематика сплошных сред
Понятие сплошной среды. Микроскопические, статистические и макроскопические феноменологические методы описания свойств, взаимодействий и движений материальных сред. Области приложения механики жидкости, газа и плазмы. Механические модели, теоретическая схематизация и постановка задач, экспериментальные ме-
4
тоды исследований. Точки зрения Эйлера и Лагранжа при изучении движения сплошных сред. Система определяющих параметров для выделенного класса явлений. Основные и производные единицы измерения. Формула размерностей. П-теорема. Примеры
приложений. Определение физического подобия. Моделирование. Критерии подобия.
Числа Эйлера, Маха, Фруда. Рейнольдса, Струхала, Прандтля. Закон сохранения массы.
Раздел 2. Основные понятия и уравнения динамики и термодинамики
Уравнение неразрывности в переменных Эйлера и Лагранжа. Условие несжимаемости. Многокомпонентные смеси. Потоки диффузии. Уравнения неразрывности в
форме Эйлера для многокомпонентных смесей. Энтропия и абсолютная температура.
Некомпенсированное тепло и производство энтропии. Неравенство диссипации, тождество Гиббса. Диссипативная функция. Основные макроскопические механизмы диссипации. Понятие о принципе Онзагера. Уравнения состояния. Термодинамические потенциалы двухпараметрических сред.
Раздел 3. Модели жидких и газообразных сред
Модель идеальной жидкости. Уравнения Эйлера. Полные системы уравнений
для идеальной, несжимаемой и сжимаемой жидкостей. Начальные и граничные условия. Интегралы Бернулли и Коши-Лагранжа. Модель вязкой жидкости. Линейно-вязкая
(ньютоновская) жидкость. Уравнения Навье-Стокса. Полные системы уравнений для
вязкой несжимаемой и сжимаемой жидкостей. Начальные и граничные условия. Диссипация энергии в вязкой теплопроводной жидкости. Применение интегральных соотношений к конечным объемам среды при установившемся движении. Теория реактивной тяги.
Раздел 4. Поверхности разрыва в течениях жидкости, газа и плазмы
Поверхности слабых и сильных разрывов. Разрывы сплошности. Условия на поверхностях сильного разрыва в материальных средах и в электромагнитном поле. Тангенциальные разрывы и ударные волны.
Раздел 5. Гидростатика
Равновесие жидкости и газа в поле потенциальных массовых сил. Закон Архимеда. Равновесие и устойчивость плавающих тел и атмосферы.
Раздел 6. Движение идеальной несжимаемой жидкости
Общая теория непрерывных потенциальных движений несжимаемой жидкости.
Плоские движения идеальной жидкости. Функция тока. Применение методов теории
аналитических функций комплексного переменного для решения плоских задач гидродинамики и аэродинамики. Стационарное обтекание жидкостью цилиндра и профиля.
Формулы Чаплыгина и теорема Жуковского. Правило Жуковского и Чаплыгина определения циркуляции вокруг крыльев с острой задней кромкой. Дисперсия волн. Перенос энергии прогрессивными волнами. Теория мелкой воды. Уравнения Буссинеска и
Кортевега-де-Вриза. Нелинейные волны. Солитон
Раздел 7. Движение вязкой жидкости. Теория пограничного слоя. Турбулентность
Ламинарное движение несжимаемой вязкой жидкости. Течения Куэтта и Пуазейля. Течение вязкой жидкости в диффузоре. Приближения Стокса и Озеена. Задача о
движении сферы в вязкой жидкости в постановке Стокса. Примеры точных автомодельных решений.
Раздел 8. Движение сжимаемой жидкости. Газовая динамика
Распространение малых возмущений в сжимаемой жидкости. Волновое уравнение. Скорость звука. Эффект Допплера. Конус Маха. Уравнения газовой динамики. Характеристики. Влияние сжимаемости на форму трубок тока при установившемся движении. Элементарная теория сопла Лаваля.
Раздел 9. Электромагнитные явления в жидкостях
5
Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла в пустоте. Взаимодействие
электромагнитного поля с проводниками. Сила Лоренца.
Раздел 10. Физическое подобие, моделирование
Система определяющих параметров для выделенного класса явлений. Основные
и производные единицы измерения. Формула размерностей. Примеры приложений.
Определение физического подобия. Моделирование. Критерии подобия. Числа Эйлера,
Маха, Фруда. Рейнольдса, Струхала, Прандтля.
5. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
5.1. Паспорт фонда оценочных средств по дисциплине «Механика жидкости,
газа и плазмы».
Таблица 5.1
Контролирумые
разделы дисциплины
Все разделы
дисциплины
Код контролируемой комптенции
УК-1
УК-5
Этап
начальный
Способ
оценивания
З, Э
ОПК-1
завершающий
ОС,ГЭ,
ЗНКР
ПК-1
ПК-2
ПК-3
основной
ОС, Э, З,
ГЭ
Оценочное средство
Контрольные вопросы для
зачетов, вопросы для экзаменационных билетов.
Типовые темы семинарских выступлений, контрольные вопросы на ГЭ,
типовое задание на методическую разработку
Типовые темы семинарских выступлений, Контрольные вопросы для зачетов, вопросы для экзаменационных билетов, контрольные вопросы на ГЭ.
З- зачет;
Э – экзамен;
ОС – оценивание на семинарском выступлении аспиранта;
5.2. Оценочные средства для текущего контроля и промежуточной аттестации
Цель контроля – получение информации и соответствие ее результатам обучения.
5.2.1. Текущий контроль
Текущий контроль успеваемости, т.е. проверка усвоения учебного материала по
дисциплине «Механика жидкости, газа и плазмы» учащихся организован как устный
опрос.
Текущая самостоятельная работа аспиранта направлена на углубление и закрепление знаний, и развитие практических умений.
5.2.2. Список вопросов для проведения текущего контроля и устного опроса
обучающихся:
1. Понятие сплошной среды.
6
2. Определение физического подобия. Моделирование.
3. Уравнение неразрывности в переменных Эйлера и Лагранжа.
4. Уравнения состояния. Термодинамические потенциалы двухпараметрических
сред.
5. Уравнения Эйлера.
6. Полные системы уравнений для вязкой несжимаемой и сжимаемой жидкостей.
7. Поверхности слабых и сильных разрывов.
8. Тангенциальные разрывы и ударные волны.
9. Равновесие жидкости и газа в поле потенциальных массовых сил.
10. Плоские движения идеальной жидкости.
11. Течение вязкой жидкости в диффузоре.
12. Правило Жуковского и Чаплыгина определения циркуляции вокруг крыльев
с острой задней кромкой.
13. Течение вязкой жидкости в диффузоре.
14. Распространение малых возмущений в сжимаемой жидкости.
15. Элементарная теория сопла Лаваля.
16. Уравнения Максвелла в пустоте.
17. Взаимодействие электромагнитного поля с проводниками.
18.
19.
5.3 Промежуточная аттестация
Промежуточная аттестация осуществляется в конце семестра. Форма аттестации
– зачет в 6 семестре в форме устного опроса и кандидатский экзамен в 7 семестре в
письменном и устном виде.
На экзамене аспирант должен продемонстрировать высокий научный уровень и
научные знания по дисциплине «Механика жидкости, газа и плазмы».
При оценивании сформированности компетенций по дисциплине «Механика
жидкости, газа и плазмы» используется двухуровневая и 5-балльная шкала.
Таблица 5.3.1. Форма промежуточной аттестации: зачет
Критерий
Аспирант проявил знание программного материала, демонстрирует
сформированные (иногда не полностью) умения и навыки, указанные в
программе компетенции, умеет (в основном) систематизировать материал и делать выводы
Аспирант не усвоил основное содержание материала, не умеет систематизировать информацию, делать выводы, четко и грамотно отвечать на
заданные вопросы, демонстрирует низкий уровень овладения необходимыми компетенциями
Оценка по традиционной
шкале
Зачтено
Не зачтено
Таблица 5.3.2. Форма промежуточной аттестации: экзамен
Критерий
Аспирант твёрдо знает программный материал, системно и грамотно
излагает его, демонстрирует необходимый уровень компетенций, чёт-
Оценка по 5-балльной
шкале
5 (отлично)
7
кие, сжатые ответы на дополнительные вопросы, свободно владеет
понятийным аппаратом.
Аспирант проявил полное знание программного материала, демонстрирует сформированные на достаточном уровне умения и навыки,
указанные в программе компетенции, допускает непринципиальные
неточности при изложении ответа на вопросы.
Аспирант обнаруживает знания только основного материала, но не
усвоил детали, допускает ошибки, демонстрирует не до конца сформированные компетенции, умения систематизировать материал и делать
выводы.
Аспирант не усвоил основное содержание материала, не умеет систематизировать информацию, делать необходимые выводы, чётко и грамотно отвечать на заданные вопросы, демонстрирует низкий уровень
овладения необходимыми компетенциями.
4 (хорошо)
3 (удовлетворительно)
2 (неудовлетворительно)
5.4. Список вопросов для проведения промежуточной аттестации
5.4.1 Вопросы для зачета:
1.
Понятие сплошной среды. Микроскопические, статистические и макроскопические феноменологические методы описания свойств, взаимодействий и движений материальных сред.
2.
Области приложения механики жидкости, газа и плазмы. Механические модели,
теоретическая схематизация и постановка задач, экспериментальные методы исследований.
3.
Системы отсчета и системы координат. Лагранжевы и эйлеровы координаты.
Инерциальные и неинерциальные системы отсчета в ньютоновской механике.
4.
Точки зрения Эйлера и Лагранжа при изучении движения сплошных сред.
5.
Определения и свойства кинематических характеристик движения: перемещения, траектории, скорость, линии тока, критические точки, ускорение, тензор скоростей
деформации и его инварианты, вектор вихря, потенциал скорости, циркуляция скорости, установившееся и неустановившееся движение среды.
6.
Закон сохранения массы. Уравнение неразрывности в переменных Эйлера и Лагранжа. Условие несжимаемости. Многокомпонентные смеси. Потоки диффузии.
Уравнения неразрывности в форме Эйлера для многокомпонентных смесей.
7.
Массовые и поверхностные, внутренние и внешние силы. Законы сохранения
количества движения и моментов количества движения для конечных масс сплошной
среды. Дифференциальные уравнения движения и момента количества движения
сплошной среды.
8.
Работа внутренних поверхностных сил. Кинетическая энергия и уравнение живых сил для сплошной среды в интегральной и дифференциальной формах.
9.
Понятие о параметрах состояния, пространстве состояний, процессах и циклах.
Закон сохранения энергии, внутренняя энергия. Уравнение притока тепла. Вектор потока тепла. Дифференциальные уравнения энергии и притока тепла. Законы теплопроводности Фурье. Различные частные процессы: адиабатический, изотермический и др.
10.
Обратимые и необратимые процессы. Совершенный газ. Цикл Карно. Второй
закон термодинамики. Энтропия и абсолютная температура. Некомпенсированное тепло и производство энтропии. Неравенство диссипации, тождество Гиббса. Диссипативная функция. Основные макроскопические механизмы диссипации. Понятие о принципе Онзагера. Уравнения состояния. Термодинамические потенциалы двухпараметрических сред.
8
11.
Модель идеальной жидкости. Уравнения Эйлера. Полные системы уравнений
для идеальной, несжимаемой и сжимаемой жидкостей. Начальные и граничные условия.
12.
Интегралы Бернулли и Коши-Лагранжа. Явление кавитации.
13.
Теорема Томсона и динамические теоремы о вихрях. Возникновение вихрей.
Теорема Бьеркнеса.
14.
Модель вязкой жидкости. Линейно-вязкая (ньютоновская) жидкость. Уравнения
Навье-Стокса. Полные системы уравнений для вязкой несжимаемой и сжимаемой жидкостей. Начальные и граничные условия. Диссипация энергии в вязкой теплопроводной
жидкости.
15.
Применение интегральных соотношений к конечным объемам среды при установившемся движении. Теория реактивной тяги.
16.
Поверхности слабых и сильных разрывов. Разрывы сплошности.
17.
Условия на поверхностях сильного разрыва в материальных средах и в электромагнитном поле. Тангенциальные разрывы и ударные волны.
18.
Равновесие жидкости и газа в поле потенциальных массовых сил. Закон Архимеда. Равновесие и устойчивость плавающих тел и атмосферы.
19.
Общая теория непрерывных потенциальных движений несжимаемой жидкости.
Свойства гармонических функций. Многозначностъ потенциала в многосвязных областях. Кинематическая задача о произвольном движении твердого тела в неограниченном объеме идеальной несжимаемой жидкости. Энергия, количество движения и момент количества движения жидкости при движении в ней твердого тела. Движение
сферы в идеальной жидкости.
20.
Силы воздействия идеальной жидкости на тело, движущееся в безграничной
массе жидкости. Основы теории присоединенных масс. Парадокс Даламбера.
21.
Плоские движения идеальной жидкости. Функция тока. Применение методов
теории аналитических функций комплексного переменного для решения плоских задач
гидродинамики и аэродинамики. Стационарное обтекание жидкостью цилиндра и профиля. Формулы Чаплыгина и теорема Жуковского. Правило Жуковского и Чаплыгина
определения циркуляции вокруг крыльев с острой задней кромкой. Нестационарное обтекание профилей.
22.
Плоские задачи о струйных течениях жидкости. Обтекание тел с отрывом струй.
Схемы Кирхгофа, Эфроса и др.
23.
Определение поля скоростей по заданным вихрям и источникам. Формулы БиоСавара. Прямолинейный и кольцевой вихри. Законы распределения давлений, силы,
обуславливающие вынужденное движение прямолинейных вихрей в плоском потоке.
24.
Постановка задачи и основные результаты теории крыла конечного размаха. Несущая линия и несущая поверхность.
5.4.2 Вопросы для экзамена. Включаются все вопросы из кандидатского минимума ВАК + вопросы по специфике реализуемого профиля согласующиеся с профессиональными компетенциями не более 10% от общего перечня)
25.
Понятие сплошной среды. Микроскопические, статистические и макроскопические феноменологические методы описания свойств, взаимодействий и движений материальных сред.
26.
Области приложения механики жидкости, газа и плазмы. Механические модели,
теоретическая схематизация и постановка задач, экспериментальные методы исследований.
27.
Системы отсчета и системы координат. Лагранжевы и эйлеровы координаты.
Инерциальные и неинерциальные системы отсчета в ньютоновской механике.
9
28.
Точки зрения Эйлера и Лагранжа при изучении движения сплошных сред.
29.
Определения и свойства кинематических характеристик движения: перемещения, траектории, скорость, линии тока, критические точки, ускорение, тензор скоростей
деформации и его инварианты, вектор вихря, потенциал скорости, циркуляция скорости, установившееся и неустановившееся движение среды.
30.
Закон сохранения массы. Уравнение неразрывности в переменных Эйлера и Лагранжа. Условие несжимаемости. Многокомпонентные смеси. Потоки диффузии.
Уравнения неразрывности в форме Эйлера для многокомпонентных смесей.
31.
Массовые и поверхностные, внутренние и внешние силы. Законы сохранения
количества движения и моментов количества движения для конечных масс сплошной
среды. Дифференциальные уравнения движения и момента количества движения
сплошной среды.
32.
Работа внутренних поверхностных сил. Кинетическая энергия и уравнение живых сил для сплошной среды в интегральной и дифференциальной формах.
33.
Понятие о параметрах состояния, пространстве состояний, процессах и циклах.
Закон сохранения энергии, внутренняя энергия. Уравнение притока тепла. Вектор потока тепла. Дифференциальные уравнения энергии и притока тепла. Законы теплопроводности Фурье. Различные частные процессы: адиабатический, изотермический и др.
34.
Обратимые и необратимые процессы. Совершенный газ. Цикл Карно. Второй
закон термодинамики. Энтропия и абсолютная температура. Некомпенсированное тепло и производство энтропии. Неравенство диссипации, тождество Гиббса. Диссипативная функция. Основные макроскопические механизмы диссипации. Понятие о принципе Онзагера. Уравнения состояния. Термодинамические потенциалы двухпараметрических сред.
35.
Модель идеальной жидкости. Уравнения Эйлера. Полные системы уравнений
для идеальной, несжимаемой и сжимаемой жидкостей. Начальные и граничные условия.
36.
Интегралы Бернулли и Коши-Лагранжа. Явление кавитации.
37.
Теорема Томсона и динамические теоремы о вихрях. Возникновение вихрей.
Теорема Бьеркнеса.
38.
Модель вязкой жидкости. Линейно-вязкая (ньютоновская) жидкость. Уравнения
Навье-Стокса. Полные системы уравнений для вязкой несжимаемой и сжимаемой жидкостей. Начальные и граничные условия. Диссипация энергии в вязкой теплопроводной
жидкости.
39.
Применение интегральных соотношений к конечным объемам среды при установившемся движении. Теория реактивной тяги.
40.
Поверхности слабых и сильных разрывов. Разрывы сплошности.
41.
Условия на поверхностях сильного разрыва в материальных средах и в электромагнитном поле. Тангенциальные разрывы и ударные волны.
42.
Равновесие жидкости и газа в поле потенциальных массовых сил. Закон Архимеда. Равновесие и устойчивость плавающих тел и атмосферы.
43.
Общая теория непрерывных потенциальных движений несжимаемой жидкости.
Свойства гармонических функций. Многозначностъ потенциала в многосвязных областях. Кинематическая задача о произвольном движении твердого тела в неограниченном объеме идеальной несжимаемой жидкости. Энергия, количество движения и момент количества движения жидкости при движении в ней твердого тела. Движение
сферы в идеальной жидкости.
44.
Силы воздействия идеальной жидкости на тело, движущееся в безграничной
массе жидкости. Основы теории присоединенных масс. Парадокс Даламбера.
10
45.
Плоские движения идеальной жидкости. Функция тока. Применение методов
теории аналитических функций комплексного переменного для решения плоских задач
гидродинамики и аэродинамики. Стационарное обтекание жидкостью цилиндра и профиля. Формулы Чаплыгина и теорема Жуковского. Правило Жуковского и Чаплыгина
определения циркуляции вокруг крыльев с острой задней кромкой. Нестационарное обтекание профилей.
46.
Плоские задачи о струйных течениях жидкости. Обтекание тел с отрывом струй.
Схемы Кирхгофа, Эфроса и др.
47.
Определение поля скоростей по заданным вихрям и источникам. Формулы БиоСавара. Прямолинейный и кольцевой вихри. Законы распределения давлений, силы,
обуславливающие вынужденное движение прямолинейных вихрей в плоском потоке.
48.
Постановка задачи и основные результаты теории крыла конечного размаха. Несущая линия и несущая поверхность.
49.
Постановка задачи Коши-Пуассона о волнах на поверхности тяжелой несжимаемой жидкости. Гармонические волны. Фазовая и групповая скорость. Дисперсия волн.
Перенос энергии прогрессивными волнами. Теория мелкой воды. Уравнения Буссинеска и Кортевега-де-Вриза. Нелинейные волны. Солитон.
50.
Ламинарное движение несжимаемой вязкой жидкости. Течения Куэтта и Пуазейля. Течение вязкой жидкости в диффузоре. Диффузия вихря.
51.
Приближения Стокса и Озеена. Задача о движении сферы в вязкой жидкости в
постановке Стокса.
52.
Ламинарный пограничный слой. Задача Блазиуса. Интегральные соотношения и
основанные на их использовании приближенные методы в теории ламинарного пограничного слоя. Явление отрыва пограничного слоя. Устойчивость пограничного слоя.
Теплообмен с потоком на основе теории пограничного слоя.
53.
Турбулентность. Опыт Рейнольдса. Уравнения Рейнольдса. Турбулентный перенос тепла и вещества. Полуэмпирические теории турбулентности. Профиль скорости в
пограничном слое. Логарифмический закон. Прямое численное решение уравнений
гидромеханики при наличии турбулентности.
54.
Свободная и вынужденная конвекция. Приближение Буссинеска. Линейная неустойчивость подогреваемого плоского слоя и порог возникновения конвекции. Понятие о странном аттракторе.
55.
Движение жидкости и газа в пористой среде. Закон Дарси. Система дифференциальных уравнений подземной гидрогазодинамики. Неустановившаяся фильтрация
газа. Примеры точных автомодельных решений.
56.
Распространение малых возмущений в сжимаемой жидкости. Волновое уравнение. Скорость звука.
57.
Запаздывающие потенциалы. Эффект Допплера. Конус Маха. Уравнения газовой
динамики. Характеристики.
58.
Влияние сжимаемости на форму трубок тока при установившемся движении.
Элементарная теория сопла Лаваля.
59.
Одномерные неустановившиеся движения газов с плоскими, цилиндрическими и
сферическими волнами. Автомодельные движения и классы соответствующих задач.
Задачи о поршне и о сильном взрыве в газе.
60.
Волны Римана. Эффект опрокидывания волн. Адиабата Гюгонио. Теорема Цемплена. Эволюционные и неэволюционные разрывы.
61.
Теория волн детонации и горения. Правило Жуге и его обоснование.
62.
Задача о структуре сильного разрыва.
63.
Качественное описание решения задачи о распаде произвольного разрыва.
11
64.
Плоские стационарные сверхзвуковые течения газа. Метод характеристик. Течение Прандтля-Майера. Косой скачок уплотнения. Обтекание сверхзвуковым потоком
газа клина и конуса. Понятие об обтекании тел газом с отошедшей ударной волной.
65.
Линейная теория обтекания тонких профилей и тел вращения.
66.
Течения с гиперзвуковыми скоростями. Закон сопротивления Ньютона.
67.
Система определяющих параметров для выделенного класса явлений. Основные
и производные единицы измерения. Формула размерностей. П-теорема. Примеры приложений. Определение физического подобия. Моделирование. Критерии подобия. Числа Эйлера, Маха, Фруда. Рейнольдса, Струхала, Прандтля.
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для выполнения исследований используются компьютерные классы, оснащенные компьютерами класса Pentium 4 с выходом в Интернет и в локальную сеть Алтайского государственного технического университета, а также принтеры, сканеры и ксероксы.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ЛИТЕРАТУРА
7.1. Основная литература
(обновить не старше 5 лет, можно из электронных библиотек, обратится в
НТБ)
7.2. Дополнительная (проверить на наличие, поставить штамп в библиотеке)
1. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. I, т. II, изд. 5, М.: Наука, 1994. (3 экземпляра)
2. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике, изд. 10. М.: Наука,
1987. (5 экземпляров)
3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Изд. 3. М: Наука, 1986. (6 экземпляров)
4. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Изд. 5. Н.: Наука, 1978. (3 экземпляра)
5. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. РХД, 2002. (1 экземпляр)
6. Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. М: Наука, 1974. (2 экземпляра)
1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1991. (2 экземпляра)
2. Галин Г.Я., Голубятников А.Н., Каменярж Я. А., Карликов В.П., Куликовский
А.Г., Петров А.Г., Свешникова Е.И., Шикина И.С., Эглит М.Э. Механика сплошных
сред в задачах. Т. 1, 2. М.: Московский лицей, 1996. (1 экземпляр)
3.Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир, 1977. (1 экземпляр)
4. Куликовский А.Г. Нелинейные волны в упругих средах. 1998 (1 экземпляр)
5. Механика сплошных сред в задачах / Под.ред.М.Э.Эглит - : Б.и., . Теория и
задачи - 396с.
6. Механика сплошных сред в задачах. Под ред. М.Э. Эглит. Том 2. Ответы и
решения. - М., Московский лицей, 1996. - 394 с.
12
7.3 Учебно-методические пособия, методические указания аспирантам
добавить
13