Образовательные технологии

В учебном процессе широко используются как традиционные, так и интерактивные формы проведения аудиторных занятий. В сочетании с внеаудиторной работой это способствует более успешному формированию и развитию у обучающихся соответствующих компетенций. В целом интерактивные занятия составляют около 60% объёма аудиторной работы.

Побригадное групповое обсуждение наиболее эффективно при проведении лабораторных занятий - практика показала, что оно не только помогает осваивать изучаемый материал, но и значительно сокращает временные затраты как на выполнение лабораторных работ, так и на их защиту.

Метод деловых игр можно использовать косвенно в виде модели научного обсуждения на семинарах. Это развивает способность студента к коллективному, мышлению и совместной выработке решения. В качестве темы игры рекомендуется установить соответствие между хорошо знакомым явлением и изученным физическим законом. Примеры:

– велосипедный насос как поршневой компрессор;

– центральное отопление как сложная гидравлическая система;

– вентилятор как осевой пневматический нагнетатель;

– сильная струя из водопроводного крана – большой остаточный напор и т.д.

Разбор конкретных ситуаций можно использовать на семинарах, как и предыдущий метод. В качестве обсуждаемой проблемы здесь отлично выступает та или иная ситуация, имевшая место при решении научной либо научно-практической задачи. Вместе с тем такие приёмы рекомендуется применять в первую очередь с наиболее успевающими студентами (прежде всего для выявления склонности к научной работе).

Метод мультимедиа является высокоэффективным при проведении семинарских занятий. Прежде всего, следует сделать акцент на интернет-тренингах в компьютерных классах, так как это способствует более успешной адаптации студента к процедурам контрольного тестирования, широко применяемых в вузе. Вполне возможно использование компьютерных симуляций для решения дифференциальных уравнений, построения графического изображения распределения расходов, давлений, пьезометрических напоров, скоростей в потоке и т.д.

Ниже приведено распределение интерактивных технологий по видам учебных занятий.

Распределение интерактивных технологий по видам учебных занятий

Семестр	Неделя	Распределение интерактивных технологий по видам учебной работы
		Лекции	Практические занятия	Лаб. занятия
2	1	Предмет науки. Основные физические свойства жидкостей и	-	PC, ММ
	2	Кинематика. Основные понятия.
	3	Кубическое расширение. Вихревое движение.	-	PC, ММ
	4	Силы, действующие в жидкости.
	5	Гидростатика. Основной закон гидростатики.	-	PC, ММ
	6	Уравнение неразрывности. Дифференциальные уравнения Эйлера движения жидкости.
	7	Уравнения Навье-Стокса. Уравнение Бернулли.	-	PC, ММ
	8	Практические приложения уравнения Бернулли: истечение через отверстие, трубка Пито. Два режима движения реальной жидкости. Критерий Рейнольдса.
	9	Общая природа гидравлических сопротивлений. Структура расчетных формул.	-	PC, ММ
	10	Полуэмпирические теории турбулентности. Турбулентное течение вдоль безграничной пластины.
	11	Законы сопротивления при турбулентном движении в трубах. Местные сопротивления в цилиндрической трубе.	-	PC, ММ
	12	Основы расчёта газовых трактов промышленных печей.
	13	Принцип суперпозиции потерь. Основы расчёта длинных трубопроводов.	-	PC, ММ
	14	Силовое воздействие потока на твёрдые поверхности.
	15	Значение теории подобия. Гидродинамическое подобие.	-	PC, ММ
	16	Тепловое и диффузионное подобие. Подобие некоторых частных случаев переноса.
	17	Классификация многокомпонентных потоков. Гетерогенные смеси.	-	PC, ММ
	18	Универсальные условия совместимости на границе раздела фаз для потока массы, импульса и энергии.
3	1	Специальные условия совместности.	PC, ММ	-
	2	Неравновесные эффекты на межфазных границах. Процессы переноса высокой интенсивности.
	3	Основные термодинамические соотношения. Уравнение энергии для изоэнтропийного течения.	PC, ММ	-
	4	Дозвуковые и сверхзвуковые потоки. Параметры торможения. Уравнение Гюгонио.
	5	Сопло Лаваля. Расходные, тепловые и комбинированные сопла.	ГО, PC, ММ	-
	6	Скачки уплотнения. Расчет прямого скачка уплотнения.
	7	Косые скачки уплотнения. Истечение газа из большого резервуара.	PC, ММ	-
	8	Методы решения уравнений Навье-Стокса. Точные и приближенные решения.
	9	Ламинарный пограничный слой и его характерные толщины.	PC, ММ	-
	10	Уравнение ламинарного пограничного слоя. Интегральное соотношение для ламинарного пограничного слоя.
	11	Ламинарный пограничный слой на пластине.	PC, ММ	-
	12	Турбулентный пограничный слой на пластине.
	13	Пограничный слой на криволинейной поверхности. Отрыв пограничного слоя.	ГО, PC, ММ	-
	14	Понятие о численных методах в механике жидкости.

 

		15	Затопленные струи жидкости и газа. Структура течения и расчетные зависимости.	PC, ММ			-
		16	Настильность струи. Удар струи о плоскую стенку.
3		17	Полностью ограниченная струя. Виды движения газов в технологическом оборудовании.		PC, ММ	-
		18	Струйные приборы. Энергетический баланс струйного прибора.

Применяемые сокращения: ГО - групповое обсуждение; PC - разбор конкретных ситуаций; ММ - мультимедиа.

 

Общее соотношение занятий, проводимых в традиционной форме и с использованием интерактивных технологий

Семестр	Распределение нагрузки в часах по видам учебной работы						Итого аудиторной работы за семестр
	Лекции		Лабораторные занятия		Практические занятия
	Всего	Из них с использованием интерактивных технологий	Всего	Из них с использованием интерактивных технологий	Всего	Из них с использованием интерактивных технологий	Всего	Из них с использованием интерактивных технологий
2	36	10	18	18	-	-	54	28
3	36	10	-	-	18	18	54	28

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебное методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Оценочные средства составлены преподавателями для всего лабораторного практикума и практических занятий в качестве заданий для программированного контроля.

 

Лабораторные работы

Лабораторная работа №1 «Измерение давлений высотой столба жидкости»

Задание для лабораторной работы:

1.Измерить давление вакуума и избыточное в заданной точке объёма жидкости жидкостными манометрами различных конструкций.

2. Определить погрешность измерения давления высотой столба жидкости.

Контрольные вопросы:

1. Принцип действия чашечного манометра.

2. Причины высокой относительной точности микроманометра.

3. Характеристики рабочей жидкости жидкостного манометра.

4. Причины, по которым пьезометры не популярны.

5. Относительная и абсолютная погрешности измерений.

 

Лабораторная работа №2 ^а «Относительный покой жидкости»

Задание для лабораторной работы:

1. Определить форму свободной поверхности жидкости во вращающемся сосуде.

2. Сравнить экспериментальные данные с расчётом для тех же условий.

3. Объяснить причины расхождения.

Контрольные вопросы:

1. Факторы, определяющие форму свободной поверхности жидкости во вращающемся сосуде.

2. Факторы, определяющие форму свободной поверхности жидкости в сосуде, движущемся прямолинейно и равноускоренно.

3. Принцип действия жидкостного тахометра.

4. Как определяется давление в любой точке жидкости во вращающемся сосуде?

 

Лабораторная работа №3 «Определение критических чисел Рейнольдса».

Задание для лабораторной работы:

1. Экспериментально определить нижнее критическое число Рейнольдса в трубках различных диаметров.

2. Опытным путём определить верхнее критическое число Рейнольдса в трубках различных диаметров.

3. Сравнить с литературными данными и определить погрешность.

Контрольные вопросы:

1. Физический смысл числа Рейнольдса.

2. Как изменяется число Рейнольдса с ростом температуры для газов и жидкостей?

3. Как называется режим течения жидкости в диапазоне чисел Рейнольдса от нижнего до верхнего критического?

4. Как можно повлиять на значение критического числа Рейнольдса?

 

Лабораторная работа №4 «Уравнение Бернулли».

Задание для лабораторной работы:

1. Экспериментально определить гидромеханические давления и построить по ним график пьезометрической линии.

2. Рассчитать для той же трубы пьезометрические и динамические высоты для заданных потерь назначенной жидкости. Построить графики распределения по длине трубы геометрической, пьезометрической, динамической и полной высот, а также потерь напора.

Контрольные вопросы:

1. Физический смысл уравнения Бернулли и его отдельных членов.

2. Геометрический смысл уравнения Бернулли и его отдельных членов.

3. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

4. Чем отличается уравнение Бернулли для потока реальной жидкости от такого же уравнения для элементарной струйки идеальной жидкости?

 

Лабораторная работа №5 «Определение коэффициентов сопротивления трения».

Задание для лабораторной работы:

1. Экспериментально определить коэффициенты трения в трубе при разных расходах.

2. Определить характер сопротивления в каждом случае.

3. Сравнить полученные результаты с литературными данными, определить погрешность.

Контрольные вопросы:

1. Какие режимы сопротивления реализуются при течении реальных жидкостей в цилиндрических трубах?

2. Какие формулы используются для определения коэффициентов трения в потоках различных структур?

3. Какова роль шероховатости в сопротивлении движению потока?

4. Как определяется эквивалентная шероховатость?

Лабораторная работа №6 «Определение коэффициентов местных сопротивлений».

Задание для лабораторной работы:

1. Экспериментально определить значения коэффициентов местных сопротивлений различной формы.

2. Сравнить опытные значения коэффициентов местных сопротивлений со справочными данными и определить погрешность.

Контрольные вопросы:

1. Как теоретически определить коэффициент сопротивления внезапного расширения?

2. Какие местные сопротивления используются для определения расхода жидкости или газа?

3. Сформулировать принцип суперпозиции потерь, назвать ограничение его применения.

4. Как определяется эквивалентная длина?

Лабораторная работа №7 «Истечение жидкости через отверстия и насадки».

Задание для лабораторной работы:

1. Экспериментально определить параметры истечения через насадки различной формы.

2. Сравнить полученные значения параметров с табличными и определить погрешность.

Контрольные вопросы:

1. Почему расход через насадку больше расхода через отверстие того же диаметра в аналогичных условиях?

2. Причины образования сжатого сечения.

3. Какая насадка обладает наименьшими потерями при истечении и почему?

4. Какая насадка в основном используется для увеличения расхода через отверстие?