2018-02-14
364
Введение
Объектами профессиональной деятельности выпускника по специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» в соответствии с Государственным образовательным стандартом (ГОС) по направлению подготовки дипломированного специалиста 653500 «Строительство» являются промышленные, гражданские, жилищные, гидротехнические здания и сооружения; строительные материалы, изделия и конструкции; системы теплогазоснабжения, вентиляции, водоснабжения и водоотведения промышленных, гражданских и природоохранных объектов; машины, оборудование, технологические комплексы и системы автоматики, используемые при строительстве и производстве строительных материалов, изделий и конструкций, земельные участки, городские территории.
В соответствии с требованиями ГОС к уровню подготовки инженер по специальности 270102.65 по направлению 653500 должен в том числе:
- знать основные законы механики жидких и газообразных сред, модели течения жидкости и газа;
- владеть методами расчета жидких и газовых потоков, приемами постановки инженерных задач для решения их коллективом специалистов различного направления.
В соответствии с основной образовательной программой (ООП) специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» целью изучения дисциплины «Гидравлика» является формирование у студентов системы теоретических знаний и методов их практического применения при проектировании, строительстве и эксплуатации водопроводных и канализационных сетей, отопления и вентиляции.
Основные задач и определяются из цели настоящей дисциплины:
- получить четкое представление об основных законах гидравлики;
- освоить основы гидравлических расчетов, используемых при проектировании инженерных сооружений.
Данная дисциплина базируется на знаниях и умениях, полученных студентами при изучении следующих дисциплин: математики (ЕН.Ф.01), физики (ЕН.Ф.03), химии (ЕН.Ф.04), теоретической механики (ЕН.Ф.06), сопротивления материалов (ОПД.Ф02.01), информатики (ЕН.Ф.02).
Базовые знания и навыки в области гидравлики используются при выполнении курсовых и расчетно-графических работ по дисциплинам «Водоснабжение и водоотведение» и «Теплогазоснабжение и вентиляция».
Объем дисциплины, виды учебной работы и формы контроля
Таблица 1.1 – Дневная форма обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | Часов по семестрам |
| 4 семестр | ||
| Аудиторные занятия: | 34 | 34 |
| - лекции | 26 | 26 |
| - практические занятия | 8 | 8 |
| Самостоятельная работа: | 56 | 56 |
| - контрольная работа | 26 | 26 |
| - прочее | 30 | 30 |
| Всего | 90 | 90 |
| Вид итогового контроля (зачёт, экзамен) | зачет | зачет |
Таблица 1.2 – Заочная форма обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | Часов по семестрам | |
| 5 семестр | 6 семестр | ||
| Аудиторные занятия: | 10 | 2 | 8 |
| - лекции | 6 | 2 | 4 |
| - лабораторные занятия | 4 | - | 4 |
| Самостоятельная работа: | 80 | - | 80 |
| - контрольная работа | 26 | - | 26 |
| - прочее | 54 | - | 54 |
| Всего | 90 | 2 | 88 |
| Вид итогового контроля (зачёт, экзамен) | зачет | зачет | |
Таблица 1.3 – Заочная сокращенная форма обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | Часов по семестрам | |
| 2 семестр | 3 семестр | ||
| Аудиторные занятия: | 6 | 1 | 5 |
| - лекции | 4 | 1 | 3 |
| - практические занятия | 2 | - | 2 |
| Самостоятельная работа: | 44 | - | 44 |
| - контрольная работа | 26 | - | 26 |
| - прочие | 18 | - | 18 |
| Всего | 50 | 1 | 49 |
| Вид итогового контроля (зачёт, экзамен) | зачет | зачет | |
Содержание дисциплины
Таблица 2.1 – Содержание теоретических занятий
| Тема | Трудоёмкость в часах | |||
| очная форма | заочная/сокращенная форма | |||
| Ауд. | СРС | Ауд. | СРС | |
| 1. Введение Предмет, цель и задачи курса. Содержание и объём курса, порядок проведения занятий и отчётности по ним. Литература. Примеры гидромеханических задач из различных отраслей техники. Краткие исторические сведения о развитии науки. | 1 | - | 0,5/- | - |
| 2. Основные физические свойства жидкостей и газов. . Физическое строение жидкостей и газов. Основные физические свойства: сжимаемость, текучесть, вязкость, теплоемкость, теплопроводность. Гипотеза сплошности. Два режима движения жидкостей и газов. Неньютоновские жидкости. Термические уравнения состояния. Растворимости газов в жидкостях, кипение, кавитация. Смеси. Особые свойства воды. | 2 | 2 | 0,5/05 | 3/1 |
| 3. Основы кинематики Два метода описания движения жидкостей и газов. Понятие о линиях и трубках тока. Ускорение жидкой частицы. Расход элементарной струйки и расход через поверхность. Уравнение неразрывности (сплошности) в разных формах. Вихревое и безвихревое (потенциальное) движения. | 1 | 2 | - | 3/1 |
| 4. Общие законы и управления статики и динамики жидкостей и газов Уравнения движения в напряжениях. Уравнения гидростатики в форме Эйлера и их интегралы. Напряжения сил вязкости, обобщенная гипотеза Ньютона. Уравнение Навье-Стокса для вязкой жидкости. Примеры аналитических решений уравнений Навье-Стокса. | 1 | 2 | - | 4/1 |
| 5. Силы, действующие в жидкостях Массовые и поверхностные силы. Напряжения поверхностных сил. Напряженное состояние. | 1 | - | - | 1/- |
| 6. Абсолютный и относительный покой (равновесие)жидких сред Основная формула гидростатики. Определение сил давления покоящейся среды на плоские и криволинейные стенки. Относительный покой (равновесие) жидкости. Относительное равновесие жидкости в ускоренно движущихся резервуарах. | 3 | 2 | 1/0.5 | 4/1 |
| 7. Общая интегральная форма количества движения и момента количества движения Закон изменения количества движения. Закон изменения момента количества движения. Силовое воздействие потока на ограничивающие его стенки. | 1 | 2 | - | 2/1 |
| 8. Подобие гидромеханических процессов Понятие о методе размерностей. Пи-теорема. Числа и критерии подобия. Методы моделирования. Методы аналогий. | 1 | 2 | - | 3/1 |
| 9. Общее уравнение энергии в дифференциальной и интегральной формах | 1 | 2 | - | 2/1 |
| 10. Турбулентность и ее основные статические характеристики Осредненные параметры и пульсации. Стандарт пульсационной скорости и степень турбулентности. Двухслойная модель турбулентности. | 2 | 2 | - | 4/1 |
| 11. Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса | 1 | 2 | - | 2/1 |
| 12. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ Одномерные стационарные задачи. Одномерные нестационарные задачи. Плоские и пространственные потоки. | 1 | 2 | - | 2/1 |
| 13. Одномерные потоки жидкостей и газов Одномерная модель и приведение к ней плавно изменяющихся течений напорных и безнапорных потоков. Обобщение уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости. Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классификация. Структура формул для вычисления потерь удельной энергии (напора). Основная формула равномерного движения. Сопротивления по длине для напорных и безнапорных потоков. Данные о гидравлическом коэффициенте трения. Зоны сопротивления. Наиболее употребительные формулы для гидравлического коэффициента трения. Местные гидравлические сопротивления, основная формула. Зависимость коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса и геометрических параметров русла. Виды местных сопротивлений. Расчеты одномерных стационарных напорных и безнапорных потоков. Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки. Истечение жидкости через «малые» отверстия в тонкой стенке: средняя скорость, расход, траектория струи жидкости; истечение через затопленные отверстия. Особенности истечения через внешний цилиндрический насадок. Насадки других видов. Одномерное неустановившееся движение, основное уравнение, инерционный напор. Случаи малых ускорений – истечение из резервуаров при переменном напоре. Гидравлический удар в трубах, формула Жуковского. 14. Расчет трубопроводов Простые трубопроводы, сложные трубопроводы, трубопроводы с переменным расходом по пути. Принципы расчета тупиковых и кольцевых трубопроводных сетей. Применение ЭВМ. | 10 | 10 | 4/3,5 | 30/10 |
| Всего | 26 | 30 | 6/4 | 54/18 |
Таблица 2.2 – Содержание практических занятий и лабораторных работ
| Тема | Трудоёмкость в часах | |||
| очная форма | заочная/сокращенная форма | |||
| Ауд. | СРС | Ауд. | СРС | |
| 1. Решение задач с использованием физических свойств жидкостей и газов. | 2 | 1/1 | ||
| 2. Решение задач с использованием общих законов статики и динамики жидкости и газов. | 2 | 1/- | ||
| 3. Решение задач с использованием уравнения Бернулли и определения гидравлических сопротивлений. | 2 | 2/1 | ||
| 4. Гидравлический расчет трубопроводов. | 2 | |||
| Всего | 8 | 4/2 | ||
