Зміст лекційного матеріалу тгпв

РОБОЧА НАВЧАЛЬНА  ПРОГРАМА

з дисципліни     Технічна механіка рідини та газу

                                   (найменування учбової дисципліни)

 

 

для спеціальності   «Промислове та цивільне будівництво» «Міське будівництво та господарство», «Споруди та обладнання водопостачання і водовідведення»

 напряму підготовки 6.060101 «Будівництво»                             

 

 

Факультет: будівельний

 

 

Кафедра: Теплогазоводопостачання, водовідведення і вентиляції

 

 

Форма навчання	Курс	Семестр	Всього годин за планом	Кількість міжнародних кредитів	Всього аудит. (годин)	Аудиторних годин (у тому числі КЗ)			Самостійна робота (год)	Контрольні (модульні) роботи (шт)	Розрахунково-графічні роботи (шт)	Курсові проекти (роботи), (шт)	Залік (сем)	Екзамен (сем)
						Лекції	Лабораторні	Практичні
Ден- на	2	3	54	1,5	36	18	18	-	18	(1)	-	-	3	-
Заочна	3	5	54	-	10	6	4	-	44	1	-	-	5	-

 

 

Робоча програма складена на основі освітньо-професійної програми  вищої освіти за напрямом підготовки «Будівництво» для спеціальності «Промислове та цивільне будівництво», «Міське будівництво та господарство», «Споруди та обладнання водопостачання і водовідведення»

 

____________________________________________________________

 

Робоча програма складена к.т.н.,  доцентом Деньгубом В.І.

                                       (призвіще, ім’я та по батькові викладача)

 

Робоча програма затверджена на засіданні кафедри Т В В

 

“ 31     ”  серпня     2009 р. Зав.кафеди                               Голишев О.М.

 

Схвалено вченою радою   будівельного факультету

 

“ 31 ”  серпня   2009 р.  Голова _________________     Астахов В.І.

 

Робоча програма узгоджена:

з кафедрою «Будівельних конструкцій»

 

Зав.кафедри                                                                              Жуков С.О.

 

з кафедрою «Архітектури та містобудівництва»

 

Зав.кафедри                                                                              Тимченко Р.О.

 

І. ВСТУП

МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ

 

 

Мета курсу «Технічна механіка рідини та газу» - оволодіння студентами математичним апаратом і законами спокою та руху рідини, що допомагають аналізувати і вирішувати
прикладні завдання гідрогазодинаміки, в інженерній практиці фахівців з промислового будівництва.

Задачі вивчення дисципліни.

У результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:

- напружений стан і властивості рідин і газів, основні закони гідростатики;

- кінематику і динаміку руху рідин і газів, прикладну теорію і практичні
приклади застосування одновимірної гідромеханіки;

- безнапірний рух рідини у відкритих каналах;

- взаємодію потоку з твердим тілом і нестаціонарний перебіг рідини;

- основні закони газодинаміки.

Підготовлений студент повинен вміти:

- визначати в’язкість густих (в’язких) і текучих (ефірних) рідин, а також газів;

- будувати епюри тиску на стінки судин будь-якої конфігурації, вимірювати величину
тиску в судинах із заданою точністю, визначати величини і точки прикладання сил тиску на прямолінійні, похилі і криволінійні стінки судин, споруд, а також трубопроводів;
- визначати швидкість і витрату потоків, розраховувати гідравлічні опори і втрати тиску в простих і складних трубопроводах, уміти вибрати насос, що забезпечує необхідні втрату потоків рідини, пари або газу, напір і подолання опору руху потоку в трубопроводах;

- розраховувати величини тиску при гідравлічному удару (нестаціонарному перебігу
рідини), здійснювати перевірку труб на міцність;

- розраховувати швидкість і витрати витікання газу з судин через отвори, сопла і
насадки.

Структурно-логічне місце дисципліни:

«Технічна механіка рідини та газу» (ТМРГ) одна з фундаментальних дисциплін, яка використовується в інженерних дисциплінах при підготовці бакалаврів, фахівців і магістрів,
а також в практичній діяльності зі спеціальності «Промислового та цивільного будівництва».

 

 

Структура залікових кредитів.

Модульна структура дисципліни «Технічна механіка рідини та газу».

№ модуля	Назва розділу	№ теми	Зміст	Обсяг годин
				Аудит.	Самост. Робота	Загальн
1	2	3	4	5	6	7
1			Модуль 1. Технічна механіка рідини.
	Гідростатика		Теми. Введення в дисципліну «ТМРГ».
		1	Предмет дисципліни, її мета і завдання (самостійно)	-	1/1	1/1
		2	Напружений стан рідини і методи її вивчення (самостійно)	-	1/1	1/1
		3	Основні властивості рідин і газів (самостійно)	-	1/1	1/1
			Лекції. Гідростатика
		4	Загальні положення. Диференціальні рівняння гідростатики. Напір.	2/1	0/2	2/3
		5	Сила тиску на плоскі та криволінійні поверхні. Закон Архімеда. Плавання тіл	2/1	2/2	4/3
			Лабораторна робота
		3	Лабораторна робота №1. Вимірювання манометричного тиску	2/1	0/1	2/2
			Теми. Кінематика рідини
	Кінетична динаміка, одновимірна гідромеханіка	6	Методи вивчення руху рідини. Елементи кінематики. Елементарна струминка та потік (самостійно).	-	1/2	1/2
		7	Рівняння нерозривності Лапласа. Поняття про функцію струму і потенціал швидкості (самостійно).	-	1/2	1/2
		8	Диференційне рівняння динаміки рідини. Рівняння Громеко-Ламби, інтеграли Лагранжа і Бернуллі (самостійно).	-	2/2	2/2
			Лекції. Динаміка рідини
		9	Одновимірна гідромеханіка. Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини. П’єзометрична та напірна лінія.	2/1	0/2	2/3
		10	Приклади застосування рівняння Бернуллі.	2/0	0/2	2/2
			Лабораторні роботи
		9	Лабораторна робота №2. Експериментальна перевірка рівняння Бернуллі.	2/1	0/2	2/3
		10	Лабораторна робота №3. Градуювання витратоміра Вентурі	2/1	0/2	2/3
	Прикладні аспекти гідромеханіки		Лекції. Прикладні аспекти механіки рідини
		11	Режими руху рідини. Гідравлічний опір по дов- жині трубопроводу при ламінарній та турбулентній течії.	2/1	0/2	2/3
		12	Місцеві опори. Мірні діафрагми та сопла. Методи розрахунку складних трубопроводів.	2/1	0/2	2/3
		13	Рух рідини зі зміною витратою (масою) рідини. Трубопроводи з рівномірною роздачею вздовж шляху.	-	2/2	2/2
		14	Розрахунок сифонних трубопроводів	-	2/2	2/2
		15	Витікання рідини через отвори та насадки. Вільні струмені рідини. Сила тиску струменя на поверхні.	2/1	0/2	2/3
		16	Нестаціонарний рух. Гідравлічний удар	2/0	0/2	2/2
		17	Безнапірний рух рідини відкритих каналах.	1/0	1/2	2/2
			Модульний контроль	1/0	2/0	3/0
			Лабораторні роботи
		11	Лабораторна робота №4. Визначення режимів руху рідини	2/0,5	0/1	2/1,5
		11	Лабораторна робота №5. Визначення втрат напору по довжині	4/1	1/2	5/3
		12	Лабораторна робота №6. Визначення місцевих втрат напору в трубопроводі	2/0,5	0/1	2/1,5
		15	Лабораторна робота №7. Дослідження витікання рідини через отвір та насадки	4/1	1/2	5/3
			Разом по модулю 1	36/0	18/0	54/0
			Кількість міжнародних кредитів – 1,5
			Всього за 3-й семестр: кількість міжнародних кредитів – 1,5 Складання заліку за 3/5-й семестр	36/12	18/42	54/54

 

о

ЗМІСТ ЛЕКЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ ТГПВ

 

№ теми	Назва і короткий зміст теми лекції
1	2
	Модуль 1. Технічна механіка рідини.
1	Предмет дисципліни, її мети і завдання (самостійно). «Технічна механіка рідини та газу» є невід'ємною частиною комплексу технічних наук, необхідних для підготовки сучасного інженера. Метою викладання дисципліни «Технічна механіка рідини та газу» є виклад теоретичних основ механіки рідин і газів, передача студентам знань і навиків для застосування їх в майбутній практичній діяльності.
2	Напружений стан рідини і методи її вивчення (самостійно).Описуються методи вивчення механіки рідини і газу. Показаний напружений стан рідини і газу. Даний закон Паскаля.
3	Основні властивості рідин і газів (самостійно).Залежно від температури і тиску рідини і гази можуть знаходитися в різних термодинамічних станах. Показана стисливість рідин і газів, дані визначення текучості і в'язкості. Одиниці тиску в різних системах вимірювань і їх взаємозв’язок. Силовий зміст (Н/м2) та енергетичний (Дж/м3) одиниць тиску в Па.
4	Гідростатика. Диференційні рівняння гідростатики. Приводяться диференційні рівняння гідростатики. (рівняння Ейлера). Даються приклади інтегрування рівнянь гідростатики: основне рівняння гідростатики, барометрична формула, напір, п’єзометрична висота, п’єзометричний напір.
5	Сили, що діють на плоскі та криволінійні поверхні. Аплікати занурення центра маси стінки і центра тиску. Закон Архімеда. Умови плавання тіл в різних середовищах
6	Методи вивчення руху рідини (самостійно). Метод Ейлера та Лагранжа. Елементи кінематики. Елементарна струминка і її властивості. Потік рідини та його параметри.
7	Рівняння нерозривності Лапласа (самостійно).  Поняття про функції струму і потенціалу швидкості.Отримано рівняння нерозривності для несталого потоку рідини, що стискається, а також рівняння дивергенції (зміни потоку в кожній точці векторного поля) вектора швидкості. Дано розв’язок рівняння Лапласа, якому задовольняють багато гармонійних функцій, що робить його зручним для вирішення великого класу практичних завдань. На прикладі функція струму ψ= аху визначені лінії струму і рівного напору, а також швидкості течії.
8	Диференціальні рівняння динаміки рідини (самостійно).  Рівняння динаміки ідеальної рідини можна отримати з рівняння гідростатики Ейлера і принципу Даламберу, які називають диференціальними рівняннями Ейлера динаміки ідеальної рідини, представленими в короткій формі. Дані диференціальні рівняння Громеко-Ламби, в яких чітко виділені члени, що враховують вихровий рух рідини, а також вирази інтеграла Лагранжу і інтеграла Бернуллі.
9	Одновимірна гідромеханіка. Рівняння Бернуллі для в’язкої нестисливої рідини в енергетичному вигляді та в напорах. П’єзометрична та напірна лінії. П’єзометричний та гідравлічний похил.
10	Приклади застосування рівняння Бернуллі. Вимірювання швидкості руху рідини за допомогою трубки Піто-Прандтля, вимірювання витрати рідини за допомогою витратоміра Вентурі.
11	Ламінарна течія рідини. Гідравлічний опір по довжині каналу.Характер руху рідини залежить від швидкості її течії. Це питання було вирішене Рейнольдсом, який поставив простий, але переконливий досвід з особливостями руху підфарбованої рідини в прозорій трубі. Показаний розподіл швидкості по перетину круглої труби при ламинарній течії, по параболічному закону Для турбулентної течії характерне хаотичне перемішування мікрооб'ємів рідини по всьому перетину. Показаний розподіл швидкості по перетину круглої труби при турбулентній течії. Дані закони гідравлічного опору по довжині каналу при турбулентній течії. Нікурадзе, Блазіус, Альтшуль і інші запропонували обчислювати коефіцієнт Дарсі по емпіричних залежностях. У СРСР досліди з технічними трубами були проведені у ВТІ Р.А.Муріним. Приведений графік ВТІ – Муріна яким належно користуватися.
12	Місцеві опори. Дисипація енергія в місцевих опорах. Класифікація місцевих опорів. Формули Борда та Вейсбаха. Виміри витрат за допомогою місцевих опорів: діафрагма, сопло. Формула Дарсі-Вейсбаха для розрахунку трубопроводів. Послідовне та паралельне з’єднання трубопроводів. П’ять методів розрахунку трубопроводів.
13	Рух рідини зі змінною витратою (масою) рідини. Рівняння Бернуллі для трубопроводів з витратою (приєднання) рідини вздовж шляху руху. Розрахункові формули для трубопроводів з рівномірною роздачею (приєднанням).
14	Розрахунок сифонних трубопроводів. Універсальний метод розрахунку коротких та довгих сифонних трубопроводів. Визначення оптимальних, єдино можливих параметрів конструкції трубопроводів.
15	Витікання рідини з отворів і насадків. Формула Торрічеллі для розрахунку швидкості витікання рідини через отвір. Коефіцієнти швидкості, стиснення струменя, витрати. Витікання рідини через насадки та їх гідравлічні характеристики. Вільні струмені рідини, дальнобійність струменів. Сили тиску струменя на плоскі та криволінійні поверхні.
16	Нестаціонарний рух. Гідравлічний удар. Якщо потік нестаціонарний, то на кожен її елемент діє прискорення. При прискореному (сповільненому) русі рідини розвивається напір, який називають інерційним напором. При раптовому перекритті трубопроводу, рідина зазнає раптового уповільнення, що супроводжується великим підвищенням тиску. Таке явище називають гідравлічним ударом. Фізичне явище гідравлічного удару. Засоби боротьби з гідравлічним ударом. Гідравлічний таран.
17	Безнапірний рух рідини у відкритих каналах. Безнапірний рух має більшу транспортну здатність твердих часток, ніж напірний рух. Формула Базеля для розподілу швидкості в широкому каналі пояснює цей факт. Дослідження Шезі, Манінга, Павловського дають можливість розрахувати і проектувати канали безнапірної вуличного, побутового, технічного водовідведення.