МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет _механико-математический

(наименование)

Кафедра _математического моделирования в механике

(наименование)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе В.П. Гарькин «»_ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Современные проблемы механики образовательная программа направления 010800 МЕХАНИКА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ

цикл Б3 «Профессиональный цикл», базовая часть Профиль подготовки Механика жидкости, газа и плазмы Квалификация (степень) выпускника Магистр Форма обучения Очная Курс 5, семестр Самара Рабочая программа составлена на основании федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования направления 010800 Механика и математическое моделирование, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 21 декабря 2009 г., № 771.

Зарегистрировано в Минюсте России 4 февраля 2010 г. № Составитель рабочей программы:

Калабухов В.Н. ст. преподаватель кафедры математического моделирования в механике Рецензент:

Соболев В.А. зав. кафедрой дифференциальных уравнений и теории управления, д.ф.-м.н., профессор _ 2010 г. Соболев В.А.

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры математического моделирования в механике (протокол № от «» _ 2010 г.) Заведующий кафедрой _ 2010 г. _Н.И.Клюев

СОГЛАСОВАНО

Председатель методической комиссии факультета _ 2010 г. Е.Я.Горелова

СОГЛАСОВАНО

Декан факультета _ 2010 г. С.Я.Новиков

СОГЛАСОВАНО

Начальник методического отдела _ 2010 г. _Н.В. Соловова 1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины.

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины.

Цель дисциплины – осознание будущими специалистами мировоззренческого и методологического значения естественнонаучных принципов и теорий в контексте современной культуры.

Задачи дисциплины:

- ознакомление с основными методами и теориями научного познания;

- выработка умения самостоятельного научного анализа явлений и объектов материального мира;

- развитие логического и алгоритмического мышления.

1.2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

- общенаучные методы теоретического и эмпирического познания;

- основные научные достижения естествознания от античности до XX века;

- основные элементы современной физики, химии, биологии.

уметь:

- применять научные методы в процессе познания;

- оценивать эффективность различных методов познания в конкретной ситуации;

- исследовать модели с учетом единства природных и социальных процессов во быть способным:

- самостоятельно разрабатывать математические модели механических явлений окружающего мира;

- использовать практические навыки в решении естественнонаучных задач.

владеть компетенциями:

ОК - 10 Умение находить, анализировать и контекстно обрабатывать информацию, в том числе относящуюся к новым областям знаний, непосредственно не связанным со сферой профессиональной ПК – 1 Владение методами математического моделирования при анализе глобальных проблем на основе глубоких знаний фундаментальных математических дисциплин и компьютерных наук ПК – 2 Владение методами математического и алгоритмического моделирования при анализе проблем техники и естествознания ПК - 3 Способность к интенсивной научно-исследовательской и научноизыскательской деятельности ПК – 6 Способность к нахождению из определяющих экспериментов материальных функций (функционалов, постоянных) в моделях ПК – 8 Умение публично представлять собственные научные результаты ПК – 10 Способность к собственному видению прикладного аспекта в строгих ПК – 15 Способность различным образом представлять и адаптировать математические знания с учетом уровня аудитории 1.3. Место дисциплины в структуре ООП Изучение дисциплины «Современные проблемы механики» основывается на знаниях, полученных слушателями при изучении основных разделов курсов:

«Теоретическая механика», «Аналитическая геометрия», «Физика», «Математический анализ», «Функциональный анализ» и «Уравнения математической физики». Студенты должны владеть основами векторного и тензорного анализа, уметь дифференцировать и интегрировать.

2. Содержание дисциплины 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы Семестр – 9, вид отчетност.-зачет Трудоемкость изучения дисциплины Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) в том числе:

практические занятия Самостоятельная работа студента (всего) в том числе:

Подготовка к практическим занятиям Самостоятельное изучение тем Получения индивидуальных консультаций преподавателя 2.2. Тематический план учебной дисциплины Наименование Содержание учебного материала, лабораторные разделов и тем работы и практические занятия, самостоятельная Раздел 1. Современные проблемы общей механики Основные задачи механики 1 Задачи теории упругости и пластичности. Задачи Раздел 2. Вычислительная гидродинамика и модели турбулентности Современные подходы к 1 Численное моделирование турбулентных течений расчету различных течений жидкости и газа в рамках метода RANS Раздел 3. Управление аэродинамическими и акустическими характеристиками реактивных струй Управление турбулентными Аэродинамический шум Моделирование дозвуковой 1 Представление реальных источников шума в виде реактивной струи монополей, диполей и квадруполей * В таблице уровень усвоения учебного материала обозначен цифрами:

1. – репродуктивный (освоение знаний, выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством);

2. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач; применение умений в новых условиях);

3. – творческий (самостоятельное проектирование экспериментальной деятельности; оценка и самооценка инновационной деятельности) 2.3. Содержание учебного курса ВВЕДЕНИЕ.

Современные проблемы механики и, в частности, механики волн. Задачи теории упругости и пластичности. Задачи механики композитов и механики разрушений. Задачи классической акустики и аэроакустики. Основные понятия. Некоторые примеры.

РАЗДЕЛ 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЩЕЙ МЕХАНИКИ

Задачи теории нелинейных колебаний. Задачи теории устойчивости движения.

Задачи механики тел переменной массы. Задачи динамики космических полетов.

РАЗДЕЛ 2. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ГИДРОДИНАМИКА И МОДЕЛИ

ТУРБУЛЕНТНОСТИ

Основные положения вычислительной гидродинамики и современные подходы к расчету различных течений в рамках полных и упрощенных моделей. Численное моделирование турбулентных течений жидкости и газа. Метод RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes). Повышение точности численного моделирования с помощью методов прямого численного моделирования (ПЧМ). Комбинированные RANS/LES – методы.

Метод отсоединенных вихрей (Detached Eddy Simulation – DES).

РАЗДЕЛ 3. УПРАВЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМИ И АКУСТИЧЕСКИМИ

ХАРАКТЕРИСТИКАМИ РЕАКТИВНЫХ СТРУЙ

Влияние частоты возбуждения. Влияние уровня акустического возбуждения.

Влияние модового состава турбулентных пульсаций при акустическом возбуждении струи. Механизм акустического возбуждения струи. Акустические характеристики ближнего и дальнего поля турбулентных струй при их акустическом возбуждении.

РАЗДЕЛ 4. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ШУМ.

Монополь. Объемная скорость. Совместная работа нескольких монополей.

Характеристики направленности системы монополей. Диполь. Момент диполя.

Квадруполь. Представление реальных источников шума в виде монополей, диполей и квадруполей. Решение волнового уравнения в виде суперпозиции элементарных источников. Решение уравнения Лайтхилла при отсутствии твердых границ. «Сдвиговой»

и «собственный» шум реактивной струи. Оценка интенсивностей составляющих шума струи. Суммарная акустическая мощность. Распространение звука в канале при наличии однородного потока.

3.Организация входного, текущего и промежуточного контроля обучения 3.1. Организация контроля:

Опрос на 1-ом практическом занятии;

Текущий контроль – использование балльно-рейтинговой системы;

Промежуточная аттестация выставляется на основании контрольных работ в конце 3.2. Курсовая работа Курсовая работа по курсу не предусмотрена.

3.4. Балльно-рейтинговая система Максимальная сумма баллов, набираемая студентом по дисциплине «Двухфазные потоки», закрываемой семестровой (итоговой) аттестацией, равна 100.

На основе набранных баллов, успеваемость студентов в семестре определяется следующими оценками: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».

- «Отлично» – от 86 до 100 баллов – теоретическое содержание курса освоено полностью, без пробелов необходимые практические навыки работы с освоенным материалом сформированы, все предусмотренные программой обучения учебные задания выполнены, качество их выполнения оценено числом баллов, близким к максимальному.

- «Хорошо» – от 74 до 85 баллов – теоретическое содержание курса освоено полностью, без пробелов, некоторые практические навыки работы с освоенным материалом сформированы недостаточно, все предусмотренные программой обучения учебные задания выполнены, качество выполнения ни одного из них не оценено минимальным числом баллов, некоторые виды заданий выполнены с ошибками.

- «Удовлетворительно» – от 61 до 73 баллов – теоретическое содержание курса освоено частично, но пробелы не носят существенного характера, необходимые практические навыки работы с освоенным материалом в основном сформированы, большинство предусмотренных программой обучения учебных заданий выполнено, некоторые из выполненных заданий, возможно, содержат ошибки.

- «Неудовлетворительно» – 60 и менее баллов - теоретическое содержание курса не освоено, необходимые практические навыки работы не сформированы, выполненные учебные задания содержат грубые ошибки, дополнительная самостоятельная работа над материалом курса не приведет к существенному повышению качества выполнения учебных заданий.

Баллы, характеризующие успеваемость студента по дисциплине, набираются им в течение всего периода обучения за изучение отдельных тем и выполнение отдельных видов работ.

Распределение баллов, составляющих основу оценки работы студента по изучению дисциплины «Двухфазные потоки» в течение 36 недель 7 и 8 семестра:

1. Посещение занятий (1,5 балл в неделю) до 27 баллов 3. Выполнение домашних заданий по дисциплине в до 24 баллов течение семестра Участие в студенческой научной конференции 4. Сведения о материально-техническом обеспечении дисциплины Оборудование по курсу не предусмотрено.

5. Литература 5.1. Основная 1. Седов Л.И. Механика сплошной среды. В 2-х томах.- Электронная библиотека Попечетельского совета механико-математического факультета МГУ http://lib.mexmat.ru/books/ 2. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Электронная библиотека Попечетельского совета механико-математического факультета МГУ http://lib.mexmat.ru/books/ 3. Кутателадзе С.С., Накоряков В.Е. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск. Наука, 1984.

4. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред..- Электронная библиотека Попечетельского совета механико-математического факультета МГУ http://lib.mexmat.ru/books/ 5. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. Электронная библиотека Попечетельского совета механико-математического факультета МГУ http://lib.mexmat.ru/books/ 6. Дж. Хаппель, Г. Бреннер. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса..- М.: Мир, 1976.

7. Клюев Н.И., Соловьева Е.А. Двухфазные потоки. Учебное пособие.-Самара: Изд-во Самарский университет. 2011.- 51с.

5.2. Дополнительная.

1. Седов Л.И. Об основных моделях в механике. Электронная библиотека Попечетельского совета механико-математического факультета МГУ http://lib.mexmat.ru/books/ 2. Введение в математическое моделирование. Учебное пособие для вузов /Под ред.

П.В.Трусова. – М.: Интермет Инжиниринг, 2000 (гриф Минобразования).

3. Клюев Н.И. Математическое моделирование процессов взаимодействия жидких и газообразных сред. Учебное пособие.-Самара: Изд-во Самарский университет, 2000.- 48с.

4. Клюев Н.И. Гидродинамическая граница по взаимодействию потоков жидкости и газа. Учебное пособие.- Самара: Изд-во Самарский университет, 2001.- 27с.