Аннотация 270800_68 М1ВОД2 Аналитические и численные

Аннотация дисциплины «Аналитические и численные решения в механике
жидкости»
Специальность: 270800.68 – Строительство
Учебный цикл: М1.В.ОД.2
Курс: 1 Семестр 2 Общая трудоемкость 108/3
Форма контроля: зачёт
Целями освоения «Аналитические и численные решения в механике жидкости»
являются формирование знаний об аналитических и численных методах решения
основных классов задач механики жидкостей и их применение в исследовании различных
прикладных задач воднотранспортных гидротехнических сооружений.
Задачи дисциплины:
приобретение теоретических знаний по механике жидкостей, необходимых для
изучения дисциплин профильной подготовки;
2. приобретение студентами навыков решения прикладных гидравлических задач
воднотранспортных гидротехнических сооружений;
3. знакомство с экспериментальными способами измерения параметров состояния
жидкости и характеристик потока.
1.
1
2
3
4
5
6
7
8
2. Требования к результатам освоения дисциплины
способностью к самостоятельному обучению новым методам исследования, к
изменению научного и научно-производственного профиля своей
профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных
условий деятельности (ОК-2);
способностью демонстрировать знания фундаментальных и прикладных дисциплин
ООП магистратуры (ПК-1);
способностью использовать углубленные теоретические и практические знания,
часть которых находится на передовом рубеже данной науки (ПК-2);
способностью осознать основные проблемы своей предметной области, при
решении которых возникает необходимость в сложных задачах выбора, требующих
использования количественных и качественных методов (ПК-6);
способностью ориентироваться в постановке задачи и определять, каким образом
следует искать средства ее решения (ПК-7);
способностью анализировать, синтезировать и критически резюмировать
информацию (ПК-10);
способностью разрабатывать методики, планы и программы проведения научных
исследований и разработок, готовить задания для исполнителей, организовывать
проведение экспериментов и испытаний, анализировать и обобщать их результаты
(ПК-17);
способностью разрабатывать физические и математические модели явлений и
объектов, относящихся к профилю деятельности (ПК-19).
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
3.1. Студент должен знать:
общие понятия механики жидких сред, математический аппарат, теоремы и
законы механики жидкости, наиболее используемые математические
модели жидких сред, основы численных методов вычислительной
гидромеханики;
1
теоретические и практические методы аналитического и численного
решения задач механики жидкости и применять их для решения конкретных
практических задач.
2
3.2. Студент должен уметь:
применять основные законы равновесия и движения жидкости к расчету
параметров потока, применительно к разнообразным случаям,
встречающихся в инженерной практике;
1
ориентироваться в постановке задачи и определять, каким образом следует
искать средства ее решения;
2
использовать новые численные методы для решения практических задач
гидромеханики.
3
3.3. Студент должен иметь навыки (владеть):
анализировать, синтезировать и критически оценивать аналитические и
численные решения поставленных задач;
1
по представлению и анализу результатов выполненной работы,
анализировать их и исследовать задачи механики жидкости.
2
Наименование раздела (модуля) дисциплины
и содержание тем раздела (дидактических единиц)
Раздел 1. Основные законы механики среды.
Физические свойства жидкости
Распределение массы в жидкой среде. Закон сохранения массы
жидкой среды. Уравнение неразрывности.
3. Распределение сил в жидкой среде. Напряженное состояние в толще
жидкой среды.
4. Уравнение движения жидкой среды.
5. Уравнение количества движений : невязкое течение.
6. Уравнение количества движений : вязкое течение.
7. Уравнение энергии. Общий закон сохранения энергии.
8. Динамическое подобие.
9. Основные дифференциальные уравнения механики жидкости.
10. Модель идеальной изотропной вязкой несжимаемой жидкости.
11. Модель линейной изотопной вязкой несжимаемой жидкости.
1.
2.
12. Теорема Бернулли для стационарного баротропного течения
идеальной изотропной несжимаемой жидкости.
13. Несжимаемые невязкие течения.
14. Вязкие несжимаемые течения. течение. Турбулентные течения.
15. Невязкие сжимаемые течения.
Раздел 2. Аналитические методы в механике жидкости.
Понятие о потенциальном движении жидкости. Потенциал скорости.
Функции тока при плоском движении жидкости.
Граничные условия.
Примеры потенциального движения воды в гидротехнических
сооружениях.
20. Простейшие случаи плоских потенциальных потоков.
21. Непрерывно изменяющиеся напорное движение грунтовых вод.
22. Моделирование гидравлических явлений. Закон подобия.
23. Критерии гидродинамического подобия.
24. Гидравлика и охрана внешней среды.
Раздел 3. Численные методы в механике жидкости.
16.
17.
18.
19.
25. Построение сеток. Физические аспекты.
26. Построение сеток на основе решения уравнений в частных
производных.
27. Построение сеток алгебраическими отображениями.
28. Панельный метод для невязких несжимаемых течений.
29. Связь с методом граничных элементов.
30. Обобщение панельного метода на случай трех пространственных
переменных.
31. Неявные схемы для уравнения Эйлера.
32. Многосеточные методы решений уравнений Эйлера.
33. Количественное поведение решений укороченных уравнений НовыСтокса
34. Несжимаемые течения.
35. Вязко-невязкое взаимодействие.
36. Полуобратный итерационный метод
37. Вязко-невязкое взаимодействие с использованием уравнений Эйлера.