Требования к уровню освоения дисциплины

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«МАЙКОПСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет _____________________инженерно-экономический________________________
Кафедра ____________сервиса транспортных и технологических машин и оборудования____
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
______________ М.К. Беданоков
«______»_____________ 2012 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине______________ОПД.Ф.09___Механика сплошной среды______________________
по специальности____________________130500 Нефтегазовое дело___________________________
Факультет_________________________Инженерно-экономический_____________________________
Форма обучения ______________________очная___________________________________
МАЙКОП
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
специальности (направлению) 130500 «Нефтегазовое дело»
Составитель рабочей программы
________________
Р.А. Тороян
(подпись)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры сервиса транспортных и
технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)
Заведующий кафедрой
«___»________200__г.
_______________
М.А. Меретуков
(подпись)
Одобрено научно-методической комиссией факультет а
(где осуществляется обучение)
Председатель
научно-методического
совета специальности
(где осуществляется обучение)
«___»_______200_г.
_____________
(подпись)
Декан факультета
(где осуществляется обучение)
«___»________200__г.
_____________
М.К. Беданоков
(подпись)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»________200__г.
_____________
Н.В. Бушманова
(подпись)
Зав. выпускающей кафедрой
«СТО»
_____________
(подпись)
М.А. Меретуков
Выписка из ГОС ВПО
Направление 130500 Нефтегазовое дело
ОПД.Ф.09 Механика сплошной среды: роль науки о механике сплошной среды;
основные задачи механики сплошных сред в бурении; среды, применяемые и
встречающиеся при бурении нефтяных и газовых скважин; уравнение механики
сплошных сред; напряженное и деформированное состояние системы “скважина-пласт”;
равновесие и движение твердых частиц в жидкости, газе и газожидкостной смеси;
установившиеся и неустановившиеся процессы; течения горных пород и пластовых
флюидов.
60 часов.
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1 Цели и задачи изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины «Механика сплошной среды» является образование
необходимой начальной базы знаний для изучения последующих дисциплин
общепрофессиональных и специальных циклов, которые формируют научную базу для
будущей профессиональной деятельности выпускника (буровые скважины, нефтяные и
газовые месторождения, технические средства для извлечения и подготовки продукции
скважин), а также по видам деятельности: производственно-технологическая,
организационно-управленческая,
научно-исследовательская,
проектная,
эксплуатационная.
Задачи дисциплины:
- сформировать представление об основных методах описания движения сплошной
среды,
- изучить тензорные характеристики сплошных сред,
-рассмотреть динамические понятия и уравнения механики сплошной среды,
- изучить основные модели механики жидких и упругих сред,
- научиться самостоятельно решать элементарные задачи динамики жидкости и
теории упругости.
Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- Иметь представление об основных моделях и методах описания движения
сплошной среды;
- Знать основные уравнения и теоремы механики сплошных сред, овладеть
простейшими методами,
- Уметь самостоятельно решать элементарные задачи, относящиеся к обтеканию
тел, волновым процессам, эволюции вихрей, течениям идеальной и вязкой несжимаемой
жидкости.
Приобрести навыки самостоятельного решения задач механики сплошной среды.
Данный курс является базовым курсом для подготовки специалистов в области
добычи нефти и газа.
1.2.
Краткая характеристика дисциплины
Предлагаемый
курс
излагает
кинематику
сплошной
среды,
теорию
деформированного и напряженного состояния тел, законы сохранения и анализ
размерностей. Рассматриваются изотермические модели идеальной жидкости, вязкой
жидкости и упругого тела. Даются основы феноменологической термодинамики, и с
привлечением ее законов формулируются замкнутые постановки задач для
неизотермических моделей, в том числе связанных задач термомеханики,
электротермоупругости, магнитной гидродинамики.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Учебная дисциплина "Механика сплошных сред" базируется на знаниях полученных
студентами при прохождении курсов физики, математики, теоретической механики,
сопротивления материалов и др.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Механика сплошной среды в свою очередь является базовой для последующих
дисциплин: гидравлика, подземная гидромеханика и специальных дисциплин. В
результате у студента формируется комплекс знаний, необходимых для решения
производственно
технологических,
научно-исследовательских,
проектных
и
эксплуатационных задач, овладение которыми необходимо для подготовки инженеров
широкого профиля по направлению «Нефтегазовое дело».
-
24
54
экзамен
экзамен
Лабораторные
18
2
Практические
18
4
СРС
Количество часов в неделю
Лекции
36
6
Лабораторные
Практические
(семин.)
60
60
Лекции
ОФО 4
ЗФО 4
Всего
Общий объем
Номер семестра
Учебные занятия
Аудиторные
Форма итоговой
аттестации (зачет,
экзамен)
2. Распределение часов по семестрам
1
-
1
-
-
3. Содержание дисциплины
3.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий
Лекционный курс
№
п/п
1.
2.
3.
Раздел дисциплины
Лекции
Семинары
ОФО
ЗФО
ОФО
ЗФО
1. Физические законы и постановка задач механики сплошной среды
Роль науки о механике сплошной
среды; основные задачи механики
4
2
4
1
сплошных сред в бурении.
Методы Лагранжа и Эйлера описания
движения сплошной среды и связь
между ними. Среды, применяемые и
встречающиеся
при
бурении
нефтяных
и
газовых
скважин.
Уравнение механики сплошных сред;
напряженное и деформированное
состояние системы «скважина-пласт».
Равновесие и движение твердых
частиц
в
жидкости,
газе
и
газожидкостной
смеси.
Установившиеся и неустановившиеся
процессы. Течения горных пород и
пластовых флюидов.
Определение полной производной по
4
2
4
1
времени от интеграла, взятого по
подвижному объему.
II. Замкнутые системы уравнения МСС
Замыкание системы уравнений
2
2
механики сплошной среды и понятие
о постановке задач.
III. Классическая теория. Аэродинамика и теория упругости
4.
Уравнения движения в форме
Громека-Лэмба. Интеграл Бернулли.
Потенциальное течение. Интеграл
Коши-Лагранжа. Потенциальное
течение идеальной несжимаемой
жидкости. Уравнение Лапласа для
потенциала. Граничные условия.
4
4
5.
Постановка задач теории упругости в
напряжениях и перемещениях.
Итого:
4
4
18
4
18
2
3.2 Содержание дисциплины
Наименование тем, их содержание, объем в часах ОФО
Раздел 1. Физические законы и постановка задач механики сплошной среды
Тема 1. Уравнения движения идеальной жидкости.
Методы Лагранжа и Эйлера описания движения сплошной среды и связь между ними.
Лекция 4 часа.
Тема 2. Уравнения движения идеальной жидкости.
Определение полной производной по времени от интеграла, взятого по подвижному
объему.
Лекция 3 часа.
Семинар 1. Физические законы и постановка задач механики сплошной среды
Семинарские занятия – 6 часов.
Раздел II. Замкнутые системы уравнений механики сплошной среды.
Тема 3. Замыкание системы уравнений механики сплошной среды и понятие о постановке
задач.
Лекция 2 часа.
Семинар 2. Примеры решения задач.
Семинарские занятия – 2 часа.
Раздел III. Классические теории. Аэрогидродинамика и теория упругости.
Тема 4. Уравнения движения в форме Громека-Лэмба. Интеграл Бернулли.
Потенциальное течение. Интеграл Коши-Лагранжа.
Лекция 2 часа.
Тема 5. Потенциальное течение идеальной несжимаемой жидкости. Уравнение Лапласа
для потенциала. Граничные условия.
Лекция 2 часа.
Семинар 3. Примеры решения задач.
Семинарские занятия – 6 часов.
Тема 5 Постановка задач теории упругости в напряжениях и перемещениях.
Лекция 4 часа
Семинар 4. Примеры решения задач.
Семинарские занятия – 3 часа.
Наименование тем, их содержание, объем в часах ЗФО
Раздел 1. Физические законы и постановка задач механики сплошной среды
Тема 1. Уравнения движения идеальной жидкости.
Методы Лагранжа и Эйлера описания движения сплошной среды и связь между ними.
Лекция 2 часа.
Тема 2. Уравнения движения идеальной жидкости.
Определение полной производной по времени от интеграла, взятого по подвижному
объему.
Лекция 2 часа.
Семинар 1. Физические законы и постановка задач механики сплошной среды
Семинарские занятия – 2 часа.
3.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.
3.4. Самостоятельная работа студентов
Название
раздела/
темы
и
вопроса рабочей программы для
самост. изучения
1.
Установившееся
и
неустановившееся
движение.
Траектория и линии тока
Сроки
выполнения
Объем часов
ОФО
ЗФО
в течение
семестра
4
10
1.
Касательные и нормальные
напряжения.
Формула
для
вычисления полной производной по
времени от интеграла, взятого по
подвижному объему
в течение
семестра
4
10
2.
Уравнения
движения
сплошной среды в напряжениях.
Симметричность
тензора
напряжений в сплошной среде.
Теорема
об
изменении
кинетической энергии (первый
закон термодинамики). Уравнение
притока тепла.
2.
Определяющие уравнения в
механике жидкости и теории
упругости.
Реологические
уравнения. Определение жидкости
и упругого тела.
3.
Медленные течения вязкой
несжимаемой жидкости. Обтекание
сферы. Формула Стокса.
3.
Турбулентное
движение.
Способы осреднения, уравнения
Рейнольдса. Гипотеза Буссинеска.
Понятие
длины
пути
перемешивания.
Турбулентная
вязкость. Формулы Прандтля и
Кармана.
Логарифмический
в течение
семестра
5
10
в течение
семестра
4
10
в течение
семестра
4
8
в течение
семестра
5
8
профиль скорости.
ИТОГО
24
54
Организация и методика текущего контроля знаний
Перечень контрольных работ,
тестов
Контрольная работа № 1
Сроки проведения
контроля
сентябрь
Контрольная работа № 2
октябрь
Контрольная работа № 3
ноябрь
Модуль
ноябрь
Контрольная работа № 4
декабрь
Разделы и темы рабочей
программы
Раздел 1.
Тема 1.1., 1.2.
Раздел 2.
Тема 2.1., 2.2.
Раздел 2.
Тема 2.3., 2.5.
Раздел 1.
Раздел 2.
Раздел 3.
Тема 3.1., 3.2.
3.5. Курсовой проект (работа), его характеристика и трудоемкость, примерная
тематика
Не предусмотрен
3.6. Перечень вопросов к экзамену
по дисциплине «Механика сплошных сред» для студентов 2курса ОФО/ЗФО по
направлению подготовки 130500 Нефтегазовое дело
1. Понятие о сплошной среде. Деформация твердого тела. Относительные смещения при
деформациях. Явление текучести, предел упругости, предел прочности.
2. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона.
3. Однородное растяжение стержня, дифференциальная форма закона Гука. Пределы
применимости теории упругости.
4. Сдвиговые деформации. Модуль сдвига.
5. Всестороннее сжатие. Деформации под действием массовых сил.
6. Изгиб стержней, момент упругих сил, тензор момента инерции сечения. Упрочнение
стержней (балок) за счет усложнения профиля. Перерезывающая сила.
7. Кручение стержней. Угол кручения, крутильная жесткость. Сохранение объема при
деформации кручения. Крутильные весы, крутильный маятник.
8. Устойчивость упругого равновесия.
9. Колебания нагруженной консольной балки.
10. Упругие волны в твердом теле. Продольные волны в стержнях.
11. Деформация растяжения при запрещенных боковых смещениях. Волны в тонких
пластинах.
12. Деформация растяжения при полностью запрещенных боковых смещениях. Волны в
неограниченных упругих средах.
13. Крутильные волны в стержнях.
14. Волны изгиба в стержнях.
15. Собственные продольные колебания стержней.
16. Основы общей теории упругости, обобщенный закон Гука.
17. Эйлеров и Лагранжев способы задания движения, отличие точек зрения Лагранжа и
Эйлера не
изучение движения сплошной среды. Переход от одного описания к другому.
18. Идеальная жидкость. Уравнение непрерывности, уравнения Эйлера и Бернулли для
одномерного потока несжимаемой жидкости.
19. Основные уравнения гидродинамики сжимаемой жидкости.
20. Силы вязкого трения, уравнение Навье-Стокса.
21. Течение Пуазейля в круглой трубе. Коэффициент сопротивления, число Рейнольдса.
Ламинарное и турбулентное течения.
22. Трехмерный поток несжимаемой жидкости.
23. Звуковые волны в однородной неподвижной среде, скорость звука в газе.
24. Прохождение звука через границу раздела двух сред.
25. Обтекание шара ламинарным потоком идеальной жидкости, парадокс Даламбера.
26. Эффект Магнуса, подъемная сила крыла.
27. Формула Жуковского
28. Сверхзвуковое обтекание тел.
29. Тело в потоке вязкой жидкости, роль пограничного слоя. Возникновение зоны
турбулентности. Коэффициент лобового сопротивления. Кризис сопротивления
30. Жидкости и газы в поле внешних сил. Барометрическая формула
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1. Основная литература
1. Черняк В.Г. Механика сплошных сред: учеб. пособие/ В.Г. Черняк, П.Е. Суетин. –
М.:ФИЗМАТЛИТ, 2006.
2.
Сахаров, В.А. Гидрогазодинамика газожидкостных смесей в вертикальных трубах и
промысловых подъемниках/ В.А. Сахаров, М.А. Мохов. – М.: Нефть и газ РГУ нефти
и газа им. И. М. Губкина, 2004. – 398 с.
4.2. Дополнительная литература
1. Азиз, Х. Математическое моделирование пластовых систем : [монография] / Х. Азиз,
Э. Сеттари ; пер. с англ. А.В. Королева, В.П. Кестнера ; под ред. М.М. Максимова. М. ; Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2004. - 416 с.
2. Басниев К.С. Нефтегазовая гидромеханика: учеб. пособие/ К.С. Басниев, Н.М.
Дмитриев, Г.Д. Розенберг. – М; Ижевск: Институт компьютерных исследований,
2005.
4.3. Перечень наглядных пособий
4.4. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ,
диафильмов, кино- и телефильмов, мультимедиа в учебном процессе не
используются.
4.5. Раздаточный материал
Тестовые задания, карточки для контрольных работ на практические занятия.
Дополнения и изменения в рабочей программе за _______/_________ учебный год
В рабочую программу ____________________________________________________
(наименование дисциплины)
для специальности (тей)___________________________________________________
(номер специальности)
вносят следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес______________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
__________________________________________________________________________
(наименование кафедры)
«____»________________200__ г.
Заведующий кафедрой
____________
______________