Явления переноса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Башкирский государственный университет»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ОБЯЗА ТЕЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (ОД.А.04)
______________Явления переноса____________
наименование дисциплины по учебному плану подготовки аспиранта
модуль основной образовательной программы послевузовского профессионального
образования подготовки аспирантов (ООП ППО)
по специальности научных работников
__01.04.14____
Шифр
_Теплофизика и теоретическая теплотехника___
наименование научной специальности
1. Общие положения
ОГЛАВЛЕНИЕ
...............................................................................................3
2. Цели изучения дисциплины.....................................................................................3
3. Результаты освоения дисциплины………………………………………………..4
4. Объем дисциплины и количество учебных часов……………………………….5
4.1. Объем дисциплины и количество учебных часов................................................5
5. Содержание дисциплины ........................................................................................6
5.1. Содержание лекционных занятий ...............................................................6
5.2. Практические занятия……..........................................................................6
5.3. Самостоятельная работа аспиранта........................................................6
6. Перечень контрольных мероприятий и вопросы
к экзаменам кандидатского минимума..................................................................7
7. Образовательные технологии..................................................................................8
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ...............8
8.1. Основная литература (год издания не должен быть более 5 лет): .......8
8.2. Дополнительная литература.......................................................................9
8.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы ......................................9
9. Материально-техническое обеспечение………………………………………...10
2
1. Общие положения
1.1. Настоящая рабочая программа обязательной дисциплины «Явления
переноса» - модуль основной образовательной
программы послевузовского
профессионального образования (ООП ППО) разработана на основании
законодательства
Российской
Федерации
в
системе
послевузовского
профессионального образования, в том числе: Федерального закона РФ от
22.08.1996 № 125-ФЗ «О высшем и после вузовском профессиональном
образовании», Положения о подготовке научно-педагогических и научных
кадров
в
системе
послевузовского
профессионального
образования
в
Российской Федерации, утвержденного приказом Министерства общего и
профессионального образования РФ от 27.03.1998 № 814 (в действующей
редакции); составлена в соответствии с федеральными государственными
требованиями к разработке, на основании Приказа Минобрнауки России №1365
от 16.03.2011г. «Об утверждении федеральных государственных требований к
структуре
основной
послевузовского
профессиональной
профессионального
образовательной
образования
программы
(аспирантура)»
и
инструктивного письма Минобрнауки России от 22.06.2011 г. № ИБ-733/12.
2. Цель изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины «Явления переноса» является углубление
знаний по основам термодинамики и механики сплошных сред, имеющим
значение для решения задач при выполнении диссертационной работы.
Задачи дисциплины заключаются в изучении явлений переноса:
 массы,
 энергии,
3
 импульса и т.п.
3. Результаты освоения дисциплины
Аспирант и соискатель должен знать:
 теоретические основы явлений переноса,
 физико-химические процессы переноса, протекающие в многофазных
средах,
 математический аппарат указанных разделов физики;
уметь:
 применять
общие
математические
методы
к
решению
фундаментальных и прикладных физических задач переноса,
 использовать
методы
теории
переноса
при
выполнении
диссертационной работы,
 решать основные задачи теории и применять расчеты к конкретным
технологическим процессам и объяснению природных явлений;
демонстрировать:
 эрудицию и осведомленность в понимании основных проблем теории
переноса,
 подготовленность к самостоятельному изучению
и пониманию
специальной, научной, справочной и методической литературы,
связанной с проблемами переноса,
 квалифицированное
применение
основ
высшей
математики,
математического анализа, теория вероятностей, математической
статистики, теоретической механики, гидродинамики, термодинамики
и других методов в решении задач теории переноса,
4
 способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных
исследований в области фазовых переходов (в соответствии с
профилем аспирантуры) и решать их с помощью современной
теории, аппаратуры, оборудования, информационных технологий с
использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта,
 способность порождать новые идеи (креативность).
4. Структура и содержание дисциплины (модуля) «Явления переноса»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетную единицу, 36 часов.
4.1. Объем дисциплины и количество учебных часов
Вид учебной работы
Кол-во зачетных
единиц*/
уч.
Часов
0.5Z /18
Лекции (минимальный объем теоретических знаний)
Семинар
Практические занятия
Другие
виды
учебной
работы
(авторский
курс,
учитывающий результаты исследований научных школ, в
том числе региональных)
Внеаудиторные занятия
Самостоятельная работа аспиранта
0.5Z /18
ИТОГО
1Z/36
Вид итогового контроля
Составляющая
экзамена
кандидатского
минимума
*) Одна зачетная единица соответствует 36 академическим часам
продолжительностью 45 минут.
5
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание лекционных занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
К-во уч.
Часов
Содержание
Основные понятия и соотношения. Понятие о потоках и источниках.
Уравнение баланса в общем виде. Трансляционный (конвективный) перенос.
Уравнения переноса. Связь полей и потоков. Диффузия. Электропроводность,
теплопроводность. Вязкое течение.
Основные элементы термодинамики необратимых процессов. Некоторые
следствия термодинамики необратимых процессов.
Уравнение диффузии. Уравнение Навье –Стокса.
Уравнение теплопроводности. Краевые условия уравнений диффузии и
теплопроводности. Аналогии. Основные закономерности поведения
кинетических свойств веществ.
Тепло- и массоперенос в потоках. Уравнения конвективного переноса.
Основы теории подобия. Основные критерии подобия явлений тепло- и
изисообмена
Теплообмен в ламинарном пограничном слое. Явления переноса при
турбулентном течении.
Свободная конвекция.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Всего 0.5Z /18
5.2. Практические занятия
№
п/п
Содержание
К-во уч. Часов
Всего
Не предусмотрено
5.3. Самостоятельная работа аспиранта
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Содержание
Основные понятия и соотношения. Понятие о потоках и источниках.
Уравнение баланса в общем виде. Трансляционный (конвективный) перенос.
Уравнения переноса. Связь полей и потоков. Диффузия. Электропроводность,
теплопроводность. Вязкое течение.
Основные элементы термодинамики необратимых процессов. Некоторые
следствия термодинамики необратимых процессов.
Уравнение диффузии. Уравнение Навье –Стокса.
Уравнение теплопроводности. Краевые условия уравнения диффузии и
6
К-во уч.
Часов
2
2
2
2
2
6.
7.
8.
9.
теплопроводности. Аналогии. Основные закономерности поведения
кинетических свойств веществ.
Тепло- и массоперенос в потоках. Уравнения конвективного переноса.
Основы теории подобия. Основные критерии подобия явлений тепло- и
изисообмена
Теплообмен в ламинарном пограничном слое. Явления переноса при
турбулентном течении.
Свободная конвекция.
2
2
2
2
Всего 0.5Z /18
6. Перечень контрольных мероприятий и вопросы
к экзаменам кандидатского минимума
Итоговая аттестация аспиранта включает сдачу экзаменов и представление
диссертации в Диссертационный совет. Порядок проведения кандидатских
экзаменов включает в кандидатский экзамен по научной специальности
дополнительные разделы, обусловленные спецификой научной специальности.
Билеты кандидатского экзамена по специальной дисциплине в соответствии с
темой диссертации на соискание ученой степени кандидата наук должны
охватывать разделы Специальной дисциплины отрасли науки и научной
специальности (ОД.А.) и Дисциплины научной специальности по выбору
аспиранта (ОДН.А.).
Перечень вопросов к экзаменам кандидатского минимума:
Явление переноса в газах. Вязкость. Теплопроводность. Диффузия. Термодиффузия.
Пристеночные явления в умеренно разреженном газе. Термомолекулярная разность давлений.
Кинетические явления в сильн разреженном газе (газ Кнудсена).
Методы исследования явлений переноса.
Уравнения состояния жидкости и плотных газов. Плотность, сжимаемость, теплоемкость.
Явление переноса и релаксации в жидкости. Вязкость, теплопроводность, диффузия и
самодиффузия.
Сопротивление и теплопередача в ламинарном потоке.
Конвективный теплообмен.
Турбулентное движение и турбулентный теплообмен.
7
Модели турбулентности. Методы расчета турбулентных явлений в газе, жидкости и плазме.
Радиационный теплообмен и радиационная газовая динамика.
Метастабильные состояния. Перегрев, переохлаждение. Давление насыщенных паров над
раствором.
Теплопроводность и вязкость твердых тел. Уравнение теплопроводности в твердых телах,
теплопроводность кристаллов. Механизмы теплопроводности в диэлектриках и металлах.
Вязкость и ее проявление при поглощении звука в твердых телах.
7. Образовательные технологии
В процессе обучения применяются следующие образовательные
технологии:
1. Сопровождение лекций показом видеоматериала.
2. Использование современных информационных компъютерных
технологий.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Учебная, учебно-методическая и иные библиотечно-информационные
ресурсы
обеспечивают
учебный
процесс
и
гарантируют
возможность
качественного освоения аспирантом образовательной программы. Кафедра
располагает библиотекой, включающей научно-техническую литературу по
статистической
физике,
термодинамике,
математике,
всем
разделам
теоретической и общей физики, научные журналы и труды конференций.
8.1. Основная литература
№
п/п
Наименование учебной литературы
1.
Явления переноса
2.
Курс
теоретической
физики.
Т.4.
Автор, место издания, год
Филиппов Л. П. М: Изд-во МГУ
1986. - 120 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.− М.:
8
К-во
экз. в
библ.
СГПА
10
Число
обучающихся,
воспитанников,
одновременно
изуча-щих
дисциплину
10
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Гидродинамика
Курс
теоретической
физики.
Статистическая физика
Современная термодинамика
Т.5.
Самоорганизация
в
неравновесных
системах
Термодинамическая теория структуры,
устойчивости и флуктуаций
Нелинейная
неравновесная
термодинамика
Порядок из хаоса
Наука, 2005.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.− М.:
Наука, 2005.
Пригожин И., Конденуди Д. М.:
Мир, 2002, 462 с.
Николис Г., Пригожин И.. М.:
Мир, 1979. 512 с.
Гленсдорф П., Пригожин И.. М:
Изд-во Мир, 1973. 500 с.
Стратонович Р. Л.. М.: Наука,
1985. 480 с.
Пригожин И., Стенгерс И.. М.:
Прогресс, 1986. 432 с.
5
5
4
5
7
5
3
5
5
5
К-во
экз. в
библ.
СГПА
Число
обучающихся,
воспитанников,
одновременно
изуча-щих
дисциплину
8.2. Дополнительная литература
№
п/п
Наименование учебной литературы
1.
Фазовые переходы и симметрия
кристаллов
2.
3.
Современная теория критических явлений
Статистическая механика
магнитоупорядоченных систем
Автор, место издания, год
Ю.А.Изюмов,
В.Н.Сыромятников. М.: Наука,
1984.
Ш.Ма. М.: Мир, 1980.
Ю.А.Изюмов, Ю.Н.Скрябин. М.:
Наука, 1987.
8.3. Программное обеспечение и интернет-ресурсы
№
п/п
Наименование учебной литературы
1.
Явления переноса
2.
Курс
теоретической
физики.
Гидродинамика
Курс
теоретической
физики.
Статистическая физика
Современная термодинамика
3.
4.
5.
6.
7.
Т.4.
Т.5.
Самоорганизация
в
неравновесных
системах
Термодинамическая теория структуры,
устойчивости и флуктуаций
Нелинейная
неравновесная
термодинамика
Автор, место издания, год
Филиппов Л. П. М: Изд-во МГУ
1986. - 120 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.− М.:
Наука, 2005.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.− М.:
Наука, 2005.
Пригожин И., Конденуди Д. М.:
Мир, 2002, 462 с.
Николис Г., Пригожин И.. М.:
Мир, 1979. 512 с.
Гленсдорф П., Пригожин И.. М:
Изд-во Мир, 1973. 500 с.
Стратонович Р. Л.. М.: Наука,
1985. 480 с.
9
К-во
экз. в
библ.
СГПА
10
Число
обучающихся,
воспитанников,
одновременно
изуча-щих
дисциплину
10
10
10
5
5
4
5
7
5
3
5
8.
Порядок из хаоса
9.
Фазовые переходы и симметрия
кристаллов
10.
11.
Современная теория критических явлений
Статистическая механика
магнитоупорядоченных систем
Пригожин И., Стенгерс И.. М.:
Прогресс, 1986. 432 с.
Ю.А.Изюмов,
В.Н.Сыромятников. М.: Наука,
1984.
Ш.Ма. М.: Мир, 1980.
Ю.А.Изюмов, Ю.Н.Скрябин. М.:
Наука, 1987.
5
5
9. Материально-техническое обеспечение
Кафедра теоретической физики и методики обучения физике располагает
материально-технической
нормам
и
базой,
обеспечивающей
соответствующей
проведение
всех
санитарно-техническим
видов
теоретической
и
практической подготовки, предусмотренных учебным планом аспиранта, а
также эффективное выполнение диссертационной работы.
№
п/п
Наименование дисциплины
Явления переноса
Наименование оборудованных
учебных кабинетов, объектов для
проведения практических занятий с
перечнем основного оборудования
1.Учебно-исследовательская
лаборатория статистической физики
-оборудование для выполнения 10
учебно-исследовательских
лабораторных работ,
-оригинальная установка для
исследования теплофизических
процессов при кислотном
воздействии на пористую среду
2. Научная лаборатория
теплофизического эксперимента
Оригинальное оборудование для
исследования теплофизических
процессов в газожидкостных
системах
3. Аспирантская
три компьютера с современным
программным обеспечением
4. Лаборатория вычислительного
эксперимента
15 компьютеров с современным
программным обеспечением
10
Фактический
адрес учебных
кабинетов и
объектов
Факультет
математики и
естественных
наук СГПА,
комната 218а
комната 128
комната 020
комната 121