Тема 1. Свободные струи. Затопленные и незатопленные струи.
Тема 2. Динамическое давление струи на плоские и криволинейные поверхности.
Содержательный модуль 8. Гидравлическое моделирование.
Тема 1. Гидравлическое подобие. Геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. Критерии гидравлического подобия.
Тема 2. Моделирование напорных трубопроводов и гидротехнических сооружений.
Модуль 2
ИНДЗ – расчётная работа
Структура учебной дисциплины
| Названия содержательных модулей и тем | Число часов | |||||||||||
| Очная форма | Заочная форма | |||||||||||
| всего | в том числе | всего | в том числе | |||||||||
| л | п | лаб | инд | с.р. | л | п | лаб | инд | с.р. | |||
| Модуль 1 | ||||||||||||
| Содержательный модуль 1. Жидкость. | ||||||||||||
| Тема 1. Методы изучения поведения жидкости и газа. | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,2 | 0,2 | 1,0 | ||||||
| Тема 2.Физические свойства жидкости и газа. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 0,2 | 1,0 | ||||||
| Всего по содержательному модулю 1 | 2,5 | 1,5 | 2,0 | 2,4 | 0,4 | 2,0 | ||||||
| Содержательный модуль 2. Гидроаэростатика. | ||||||||||||
| Тема 1. Основное уравнение гидроаэростатики. | 3,5 | 0,5 | 2,0 | 2,0 | 2,8 | 0,3 | 0,5 | 2,0 | ||||
| Тема 2.Определение давления на плоские и криволинейные поверхности. Плавание тел. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,3 | 0,3 | 1,0 | ||||||
| Всего по содержательному модулю 2 | 5,0 | 1,5 | 2,0 | 3,0 | 4,1 | 0,6 | 0,5 | 3,0 | ||||
| Содержательный модуль 3. Гидроаэродинамика. | ||||||||||||
| Тема 1.Струйная модель жидкости. Гидравлические элементы потока. Виды движения жидкости. Уравнение расхода. | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |||||||
| Тема 2.Уравнение неразрывности. Дифференциальные уравнения движения жидкости и их интегрирование. Уравнение Лагранжа. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |||||||
| Тема 3.Уравнение Бернулли для жидкости и газа. Уравнение импульса. | 4,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 1,0 | 3,0 | |||||
| Всего по содержательному модулю 3 | 7,0 | 2,5 | 2,0 | 5,0 | 6,0 | 1,0 | 5,0 | |||||
| Содержательный модуль 4. Гидравлические сопротивления. | ||||||||||||
| Тема 1.Метод анализа размерностей. Формулы Дарси-Вейсбаха и Вейсбаха. | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,3 | 0,3 | 1,0 | ||||||
| Тема 2.Режимы движения жидкости. Ламинарное движение жидкости в круглых трубах. | 3,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 2,8 | 0,3 | 0,5 | 2,0 | ||||
| Тема 3.Турбулентное движение жидкости. | 3,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 2,9 | 0,4 | 0,5 | 2,0 | ||||
| Тема 4.Местные сопротивления. | 4,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,2 | 0,2 | 1,0 | 3,0 | ||||
| Всего по содержательному модулю 4 | 11,5 | 3,5 | 4,0 | 8,0 | 11,2 | 1,2 | 2,0 | 8,0 | ||||
| Содержательный модуль 5. Расчёт трубопроводов. | ||||||||||||
| Тема 1.Расчёт трубопроводов. Основные расчётные зависимости. Обобщённые параметры. Использование таблиц. Инженерные задачи. | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,1 | 0,1 | 1,0 | ||||||
| Тема 2.Расчёт простых и сложных трубопроводов. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 0,2 | 1,0 | ||||||
| Тема 3.Гидравлический удар. | 2,0 | 1,0 | 1,0 | 2,2 | 0,2 | 2,0 | ||||||
| Тема 4. Расчёт газопроводов. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 0,2 | 1,0 | ||||||
| Всего по содержательному модулю 5 | 6,0 | 3,5 | 4,0 | 5,7 | 0,7 | 5,0 | ||||||
| Содержательный модуль 6. Истечение жидкости и газа из отверстий, насадков, сопел. | ||||||||||||
| Тема 1.Истечение жидкости из отверстий и насадков. | 2,5 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 2,7 | 0,2 | 0,5 | 2,0 | ||||
| Тема 2. Истечение газов из отверстий и сопел. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 0,2 | 1,0 | ||||||
| Всего по содержательному модулю 6 | 4,0 | 1,5 | 1,0 | 3,0 | 3,9 | 0,4 | 0,5 | 3,0 | ||||
| Содержательный модуль 7. Струи. | ||||||||||||
| Тема 1.Свободные струи. | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,1 | 0,1 | 1,0 | ||||||
| Тема 2.Динамическое давление струи на плоские и криволинейные поверхности. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,7 | 0,2 | 1,5 | ||||||
| Всего по содержательному модулю 7 | 2,5 | 1,5 | 2,0 | 2,8 | 0,3 | 2,5 | ||||||
| Содержательный модуль 8. Гидравлическое моделирование. | ||||||||||||
| Тема1.Гидравлическое подобие. | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,2 | 0,2 | 1,0 | ||||||
| Тема 2. Моделирование напорных трубопроводов и гидротехнических сооружений. | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,7 | 0,2 | 1,5 | ||||||
| Всего по содержательному модулю 8 | 2,5 | 1,5 | 2,0 | 2,9 | 0,4 | 2,5 | ||||||
| Всего часов | 41,0 | 17,0 | 9,0 | 29,0 | 39,0 | 4,0 | 4,0 | 31,0 | ||||
| ИНДЗ (расчётная работа) | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | ||||||||
| Всего часов | 46,0 | 17,0 | 9,0 | 5,0 | 29,0 | 44,0 | 4,0 | 4,0 | 5,0 | 31,0 |
Темы семинарских занятий
Семинарские занятия не предусмотрены.
Темы практических занятий
Практические занятия не предусмотрены.
Темы лабораторных занятий
| № п/п | Название темы | Число часов очная/заочная |
| Демонстрация основного уравнения гидростатики | 1/0,5 | |
| Демонстрация уравнения Бернулли | 2/1 | |
| Определение режима движения и критического числа Рейнольдса | 1/0,5 | |
| Определение гидравлического сопротивления по длине | 2/1 | |
| Определение коэффициентов местных сопротивлений | 2/0,5 | |
| Определение коэффициентов истечения для отверстий и насадков | 1/0,5 | |
| Всего | 9/4 |
Самостоятельная работа
| № п/п | Название темы | Число часов очная/заочная |
| Методы изучения поведения жидкости и газа. | 1,0/1,0 | |
| Физические свойства жидкости и газа. | 1,0/1,0 | |
| Основное уравнение гидроаэростатики. | 2,0/1,0 | |
| Определение давления на плоские и криволинейные поверхности. Плавание тел. | 1,0/1,0 | |
| Струйная модель жидкости. Гидравлические элементы потока. Виды движения жидкости. Уравнение расхода. | 1,0/1,0 | |
| Уравнение неразрывности. Дифференциальные уравнения движения жидкости и их интегрирование. Уравнение Лагранжа. | 1,0/1,0 | |
| Уравнение Бернулли для жидкости и газа. Уравнение импульса. | 3,0/3,0 | |
| Метод анализа размерностей. Формулы Дарси-Вейсбаха и Вейсбаха. | 1,0/1,0 | |
| Режимы движения жидкости. Ламинарное движение жидкости в круглых трубах. | 2,0/2,0 | |
| Турбулентное движение жидкости. | 2,0/2,0 | |
| Местные сопротивления. | 3,0/3,0 | |
| Расчёт трубопроводов. Основные расчётные зависимости. Обобщённые параметры. Использование таблиц. Инженерные задачи. | 1,0/1,0 | |
| Расчёт простых и сложных трубопроводов. | 1,0/1,0 | |
| Гидравлический удар. | 1,0/2,0 | |
| Расчёт газопроводов. | 1,0/1,0 | |
| Истечение жидкости из отверстий и насадков. | 2,0/2,0 | |
| Истечение газов из отверстий и сопел. | 1,0/1,0 | |
| Свободные струи. | 1,0/1,0 | |
| Динамическое давление струи на плоские и криволинейные поверхности. | 1,0/1,5 | |
| Гидравлическое подобие. | 1,0/1,0 | |
| Моделирование напорных трубопроводов и гидротехнических сооружений. | 1,0/1,5 | |
| Всего | 29,0/31,0 |
Индивидуальные задания
Расчётная работа.
Контрольная работа на умение решать задачи по технической механике жидкостей и газов.
Методы обучения
При изучении дисциплины используются следующие методы:
- чтение лекций с мультимедийным сопровождением;
- активирующие вопросы студентам на лекциях;
- самостоятельное усвоение студентами отдельных разделов дисциплины;
- выполнение расчётной работы по индивидуальному заданию;
- консультации по теоретическим и практическим вопросам;
- тестовые опросы по содержанию материала курса.
Лекция – традиционно ведущая форма обучения в высшем учебном заведении. Она является методологической и организационной основой для всех форм учебных занятий, в том числе самостоятельных. Её основная цель – формирование у студентов ориентирующей основы для последующего усвоения студентами учебного материала.
Лекция должна излагаться простым и доступным языком; иметь чёткую логику изложения; последовательно раскрывать причинно-следственные связи; содержать только достоверные и научно проверенные факты; включать достаточное количество ярких и убедительных примеров, фактов, доказывающих правильность выдвинутых положений; быть эмоциональной; отображать элементы личной оценки и отношения лектора к излагаемым фактам. В процессе лекции преподаватель, опираясь на имеющиеся у студентов знания и практический опыт, подводит их к пониманию и усвоению новых знаний, формулированию правил и выводов.
На лекции рекомендуется использовать преимущественно проблемный метод обучения, когда преподаватель ставит перед студентами учебную проблему, привлекая их к самостоятельным поискам её решения. Например, обратив внимание студентов на то, что гидравлический удар вызывает разрушение элементов трубопровода и гидротехнических сооружений, преподаватель призывает студентов продумать способы уменьшения воздействия удара, комментируя предложения студентов. Аналогично может проходить изучение любых разделов рабочей программы, связанных с чисто техническими проблемами. Например, ознакомив студентов с истечением жидкости через насадки, можно попросить студентов высказать соображения о способах уменьшения размывающей способности струи при поливе, сравнивая эффективность предложенных студентами решений и отмечая наилучшие из них. Применение такого метода обучения создаёт в аудитории рабочую атмосферу общения студентов с преподавателем, стимулируя их активность в усвоении материала.
В процессе лекции целесообразно обращать внимание на энергетическую сторону процессов и явлений в гидротехнических сооружениях, объясняя, например, что напор является энергетической характеристикой, а гидравлические потери напора в системах водоснабжения и водоотведения характеризуют затраты энергии на преодоление местных сопротивлений и сопротивлений по длине. Полезно обсудить вопросы о механизмах превращения энергии в трубопроводах, при истечении из отверстий и, особенно, при гидравлическом ударе («почему струя при истечении из отверстия сужается?» или «почему потери напора при турбулентном движении больше, чем при ламинарном?»). Как показывает опыт, подобные вопросы часто являются затруднительными даже для студентов старших курсов.
Полезно применять метод обучения, основанный на обмене взглядами на конкретную проблему, отображающими собственное мнение студента или основываются на материалах, приведенных в различных источниках. Этот метод формирует у студента самостоятельное мышление, умение аргументировать, доказывать и обосновывать свою точку зрения. Например, когда в задаче на расчёт системы водоснабжения выбирается материал и диаметр трубы, следует проанализировать преимущества и недостатки того или иного выбора и показать в каких условиях тот или иной выбор будет более целесообразен и почему. В ходе обсуждения следует постоянно обращать внимание студентов на то, что вопрос: «какая труба лучше?» без указания конкретных условий её применения не имеет ответа. Нужно показать, что лучшей будет та труба, которая, удовлетворяя всем техническим требованиям, окажется наиболее экономичной. Хорошо проведённая дискуссия имеет большую учебную и воспитательную ценность: учит более глубокому пониманию задачи, умению защищать свою позицию, считаться с мнением других.
В процессе чтения лекции следует использовать наглядные методы обучения. Их условно можно разделить на две большие группы: метод иллюстраций и метод демонстраций. Метод иллюстраций предусматривает показ студентам компьютерных презентаций, макетов, слайдов, иллюстративных пособий: плакатов, таблиц и т. п. Метод демонстраций обычно связан с демонстрацией приборов, опытов, технических установок, кинофильмов, видеороликов, диафильмов и т. п. При использовании наглядных методов обучения следует придерживаться таких условий:
a) применяемая наглядность должна соответствовать уровню подготовки студентов;
b) наглядность должна использоваться в меру, и демонстрировать её следует постепенно и лишь в соответствующий момент лекции;
c) наблюдение должно быть организовано таким образом, чтобы все студенты могли хорошо видеть демонстрационный материал;
d) необходимо чётко выделить главное, существенное при показе иллюстраций;
e) пояснения, даваемые в ходе демонстрации явлений, должны быть детально продуманы;
f) демонстрируемая наглядность должна быть точно согласована с содержанием материала;
g) следует привлекать самих студентов к поискам требуемой информации в демонстрационном или наглядном пособии и в Интернете.
Следует иметь в виду, что для студента любая демонстрация является новой информацией и требует значительного времени для её восприятия и усвоения, времени часто в несколько раз большего, чем это кажется преподавателю с высоты его многолетнего опыта. Поэтому стоит ограничить количество таких демонстраций, добиваясь понимания цели демонстрации и сути экспонируемого материала. Это касается и компьютерных презентаций, слайдфильмов, видеороликов.
Если какой-нибудь раздел или его части оставляются на самостоятельное изучение студентами, следует дать перечень вопросов, на которые нужно будет найти ответы в учебнике, и указать номера соответствующих разделов и параграфов.
Лабораторные занятия, целью которых является закрепление и углубление знаний, полученных в лекционном курсе, и ознакомление с методикой гидротехнического эксперимента, также целесообразно проводить с использованием проблемного метода обучения. При использовании этого метода преподаватель ставит проблему, формулирует познавательное задание, а затем вместе со студентами развивает систему доказательств, сравнивает различные точки зрения и подходы, показывает способ решения поставленного задания. Так, например, прежде чем приступить к эксперименту по исследованию гидравлических сопротивлений по длине, можно поставить проблемный вопрос: «как изменятся показания пьезометров при переключении потока с железной трубы напластмассовую?» Путём постановки тщательно продуманной системы вопросов преподаватель подводит студентов к пониманию нового материала или проверяет усвоение ими уже изученного. Вопросы должны быть короткими, чёткими, содержательными, сформулированными так, чтобы заставить студента думать. Не следует ставить наводящие вопросы, давать подсказки. Также не следует формулировать альтернативные вопросы, требующие однозначных ответов типа «да» или «нет» и наталкивать на бездумное отгадывание.
В процессе обработки экспериментальных результатов решаются задачи по расчёту параметров, не измеряемых непосредственно в эксперименте, например нормальной и критической глубины потока. Репродуктивный метод изложения, суть которого состоит в следовании образцу, инструкциям или правилам и носит алгоритмический характер, следует использовать лишь при изучении расчётов по графикам и справочным таблицам. Но и в этом случае следует обратить внимание студентов на физическую природу явления, объяснить, как были получены таблицы и графики, приведенные в справочнике.
Желательно добиться, чтобы на лабораторных занятиях студенты имели учебник или пособие, в котором содержится материал данного занятия. Прежде чем приступить к эксперименту, после объяснения преподавателя, целесообразно попросить студентов внимательно ознакомиться с лабораторной установкой, с измерительными приборами, которые в ней используются, после чего, задавая соответствующие вопросы, выяснить, как усвоен материал. Опыт применения подобной методики показывает, что студенты часто не берут на себе труд внимательно разобраться не только в деталях конструкции лабораторной установки, а даже в принципе её работы. Полезно дать задание студентам найти в учебнике ответ на конкретный вопрос. Работа с книгой в аудитории в определённой степени приучает студентов к самостоятельности в поисках информации.
Расчётная работа является одной из форм самостоятельной работы студента. Её основная цель состоит в том, чтобы научить студентов применять полученные теоретические знания при решении конкретных задач практической направленности.
Самостоятельная работа – это усвоение отдельных разделов дисциплины, которые не вошли в материал, изучаемый в аудитории, но предусмотренный общим объёмом дисциплины. Особенно это касается студентов заочной формы обучения.
Методы контроля
1. В качестве формы организации контрольных мероприятий по дисциплине принята модульно-рейтинговая система, которая объединяет текущий и результирующий контроль знаний студентов, т. е. показатели текущего контроля опосредствовано входят в показатели результирующего. Знания студентов оцениваются баллами, как за отдельную тему, так и за весь материал семестровой части курса, в соответствии с «Положением о регламентации семестрового результирующего контроля знаний и умений студентов по учебной дисциплине» (приказ ректора ДонНАСА № 12/01-3 от 27 февраля 2012 г. и № 255/01-3 от 28 ноября 2012 г.)
2. Организация контрольных мероприятий в учебном процессе имеет следующие составляющие: на каждом лабораторному занятии, по окончании содержательных модулей, окончательный результирующий тест.
Во время каждого лабораторного занятия, а также по окончании содержательных модулей проводится оценочный рейтинг с получением студентом соответствующей оценки в баллах. Контроль усвоения этих знаний проводится в виде контрольной работы (в тестовой форме) с указанием критериев оценки её результатов. Объясняется, где и как будут учитываться эти результаты при проведении результирующего контроля знаний.
В конце проводится окончательный результирующий тест и отчётность студентов за всем направлениям учебного процесса.
3. Все контрольные мероприятия обеспечены раздаточным материалом.
