1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Целями освоения учебной дисциплины Б.1.23. Механика жидкости и газа являются: получение студентами знаний о процессах, протекающих в сплошных деформируемых средах при внешних силовых воздействиях, а также умений и навыков для решения гидравлических задач инженерной практики. 2. ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ, СООТНЕСЕННЫХ С ПЛАНИРУЕМЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ ОСВОЕНИЯ ОСНОВНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ Таблица 2.1 Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы Обучающийся, освоивший программу В результате изучения учебной дисциплины дисциплины, должен обладать: обучающиеся должны: Номер/ Содержание компетенции индекс знать уметь владеть компетенц ии ОПК-6 использованием основных теоретические использовать методикой законов основы расчетные формулирован естественнонаучных механики зависимости ия дисциплин в сплошных гидравлики и гидравлически профессиональной деформируемых результаты х задач и деятельности, сред, граничные эксперименталь алгоритмов их применением методов условия ных решения. математического анализа применения исследований и математического математических при решении (компьютерного) зависимостей технических моделирования, гидравлики и задач. теоретического и предпосылки экспериментального расширения её исследования возможностей при использовании методов инженерного эксперимента. 1 ОПК-7 способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для решения соответствующий физико-математический аппарат теоретические основы гидростатики и гидродинамики достаточно полно для выявления признаков и параметров гидравлических процессов в инженерных проблемных ситуациях. ПК-1 знанием нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест теоретические основы гидравлического расчета напорных и безнапорных трубопроводов, а также фильтрационны х потоков жидкости. количественно оценить степень несоответствия профессиональн ой проблемы требованиям инженерно-стро ительной практики и составить алгоритм получения непротиворечив ого технического решения. выстраивать алгоритмы расчетов напорных трубопроводов систем водо-, теплои газоснабжения, безнапорных трубопроводов в системах водоотведения, а также дренажей различного назначения. методикой гидравлически х расчетов для выработки предпочтитель ных технических решений проблемы. традиционным и (рецептурными ) методиками гидравлически х расчетов инженерных систем для транспортиров ания ресурсов и отходов. 3. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОПОП 3.1. Учебная дисциплина Б.1.23. Механика жидкости и газа относится к базовой части блока 1 учебного плана. 3.2. Перечень последующих дисциплин, практик для которых необходимы знания, умения и навыки, формируемые данной дисциплиной: - Эксплуатация и реконструкция зданий и сооружений - Теплогазоснабжение и вентиляция - Водоснабжение и водоотведение 4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ В ЗАЧЕТНЫХ ЕДИНИЦАХ С УКАЗАНИЕМ КОЛИЧЕСТВА АКАДЕМИЧЕСКИХ ЧАСОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ НА КОНТАКТНУЮ РАБОТУ ОБУЧАЮЩИХСЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ (ПО ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ) И НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ ОБУЧАЮЩИХСЯ Зачетных единиц Семестр № Таблица 4.1 Объём дисциплины и виды учебной работы. Форма р, к, гр, Учебных часов промежу рр, ргр, Всего Аудиторная работа Самост. точной спр, т, Лекц. Лаб. Практ. работа аттестац кр, кп, 2 Трудоем кость промежу Часы контактно й работы обучающе ии Экзамен 4 рпр кр Семин. 4 144 16 16 16 60 точной аттестац ии 36 гося с преподава телем 50,48 р - реферат, к - контрольная работа, гр - графическая работа, рр - расчетная работа, ргр - расчетно-графическая работа, спр – самостоятельная практическая работа, т – тестирование, кр – курсовая работа, кп – курсовой проект, рпр - реферативно-практическая работа 5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, СТРУКТУРИРОВАННОЕ ПО ТЕМАМ (РАЗДЕЛАМ) С УКАЗАНИЕМ ОТВЕДЕННОГО НА НИХ КОЛИЧЕСТВА АКАДЕМИЧЕСКИХ ЧАСОВ И ВИДОВ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ 5.1. Содержание разделов дисциплины Таблица 5.1 Содержание разделов дисциплины. № Наименование раздела Содержание раздела п/п дисциплины дисциплины Перечень компетенций, формируемых в процессе освоения раздела СЕМЕСТР №4 1 Введение в дисциплину Предмет и задачи дисциплины. ОПК-7, ОПК-6 Теоретические предпосылки механики жидкости и газа (гипотеза сплошной среды, законы Ньютона и законы сохранения, теория инженерного эксперимента). Основные физические величины, характеризующие жидкость (плотность; силы, действующие на жидкость; гидромеханическое давление; касательные напряжения). Физические свойства жидкости (текучесть и вязкость; сжимаемость; прочность на разрыв; температурное расширение, капиллярность). 3 2 Гидростатика 3 Теоретические гидродинамики Гидростатическое давление: свойства ОПК-7, ОПК-6 гидростатического давления. Равновесие однородной несжимаемой жидкости в поле сил тяжести (основное уравнение гидростатики); геометрическая и энергетическая интерпретация основного уравнения гидростатики. Избыточное и вакуумметрическое давление. Эпюры гидростатического давления.Сила гидростатического давления, действующая на поверхности, ограничивающие объем жидкости: сила давления жидкости на плоские стенки; сила давления жидкости на цилиндрические стенки (в т.ч.следствия: определение толщины стенок труб и сдвигающего усилия на повороте трубопровода).Основные положения теории плавания. начала Общие положения (характеристика ОПК-7, ОПК-6 основных гидродинамических параметров; классификация задач гидродинамики). Основные понятия гидродинамики: модель потока жидкости. Живое сечение потока жидкости и его геометрические характеристики. Расход потока жидкости. Виды движения жидкости (установившееся/неустановившееся, напорное/безнапорное и равномерное/неравномерное движение жидкости).Гидравлическая конкретизация физических законов сохранения: уравнение неразрывности (сплошности) движущейся жидкости. Уравнение Д. Бернулли (общие теоретические положения; практическая значимость энергетической и геометрической интерпретации уравнения Бернулли).Режимы движения жидкости.Гидравлические сопротивления: определение потери напора по длине. Определение потери напора в местных сопротивлениях.Гидравлический удар (при неустановившемся напорном движении потока жидкости). 4 4 Прикладная гидродинамика Гидравлические расчеты напорных ПК-1 трубопроводов: классификация трубопроводов. Основные расчетные формулы и таблицы. Расчет простых трубопроводов. Расчет сложных трубопроводов (общие методические положения, расчет трубопроводов с параллельными, тупиковыми и кольцевыми участками).Гидравлические расчеты в безнапорных потоках жидкости: равномерное движение жидкости в открытых каналах (основные гидродинамические особенности и расчетные формулы. Геометрические формулы и расчетные параметры сечений каналов. Ограничение скоростей движения потока жидкости в канале). Неравномерное движение жидкости в открытых каналах (предпосылки формирования и математическое описание неравномерного движения безнапорных потоков жидкости. Удельная энергия сечения и критическая глубина. Формулы свободной поверхности потока жидкости в призматических руслах).Гидравлические расчеты в фильтрационных потоках: общие представления о фильтрации жидкости, основные понятия и ограничения. Основные закономерности фильтрации подземных вод (линейный закон фильтрации. Закономерности установившегося плавноизменяющегося движения грунтовых вод. Расчет притока воды к строительным траншеям и котлованам). № п/п Самосто ятельна я работа 5.2. Разделы учебной дисциплины, виды учебной деятельности и формы контроля Таблица 5.2.1 Разделы дисциплины, виды учебных занятий и формы контроля. Аудиторные Наименование раздела учебной Формы текущего занятия (в дисциплины. контроля успеваемости часах) 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Раздел 1: "Введение в дисциплину". Теоретические предпосылки 2 механики жидкости и газа Решение задач по теме: "Физические свойства жидкостей и газов" Методика постановки, выполнения и оформления результатов экспериментальных исследований (лабораторных работ) Раздел 2: "Гидростатика". 2 Гидростатическое давление Решение задач по теме: "Гидростатическое давление в покоящейся жидкости" Гидростатические расчеты в КР: Определение давления в емкостных сооружениях и при гидравлическом испытании напорных трубопроводов Сила гидростатического давления, действующая на поверхности, 2 ограничивающие объем жидкости Решение задач по теме: "Сила давления жидкости, действующая на плоские и цилиндрические поверхности" Гидростатические расчеты в КР: Определение силы давления жидкости на плоский щитовой затвор и стенки емкостного сооружения; определение сдвигающего усилия на повороте напорного трубопровода 6 (по неделям семестра) Практические, семинарские Лабораторные Лекции Тема занятий 1 Текущий опрос 1 Текущий опрос 1 Текущий опрос 2 Текущий опрос 2 3 Текущий опрос 2 2 Контрольная работа 4 Текущий опрос 2 4 Текущий опрос 2 3 Контрольная работа 2 2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Лабораторная работа: Измерение избыточного давления и вакуума, определение силы давления жидкости на стенки герметично закрытого резервуара (стенд ГС-015-5ЛР-01) Раздел 3: "Теоретические начала гидродинамики". Основные понятия гидродинамики. Режимы движения жидкости Лабораторная работа: Определение режима движения жидкости Решение задач по теме: Гидродинамическое подобие. Масштабирование элементов инженерных сооружений на экспериментальных установках Гидравлическая конкретизация физических законов сохранения Лабораторная работа: Тарирование (градуирование) водомера Вентури Решение задач по теме: Уравнение Д. Бернулли Гидравлические сопротивления. Гидравлический удар Лабораторная работа: Определение коэффициента гидравлического трения Лабораторная работа: Определение коэффициента местного сопротивления Раздел 4: "Прикладная гидродинамика". Гидравлические расчеты напорных трубопроводов и в безнапорных потоках жидкости Решение задач по теме: Гидравлический расчет простых и сложных напорных трубопроводов Лабораторная работа: Исследование безнапорного потока жидкости в гидравлическом лотке Гидравлические расчеты в фильтрационных потоках жидкости 2 Защита работ 2 Текущий опрос 2 1 Защита работ 2 4 Текущий опрос 4 Текущий опрос 4 Текущий опрос 2 Текущий опрос 4 Текущий опрос 2 1 Защита работ лабораторных 2 1 Защита работ лабораторных 3 Текущий опрос 4 Контрольная работа 3 Текущий опрос 2 Текущий опрос 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 лабораторных лабораторных 24 Решение задач по теме: Расчет притока грунтовых вод к строительным траншеям и котлованам ИТОГО: 16 16 2 2 16 60 Текущий опрос 5.3. Примерная тематика рефератов, расчетных работ, курсовых проектов (работ) Семестр № 4. Курсовая работа "Гидравлические расчеты конструктивных элементов сооружений" 6. ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЛЯ Таблица 6.1 Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине. № Наименование Автор(ы) Место и год издания п/п 1 Теоретико-прикладные основы гидравлики : Зонов Михаил Н.Новгород : учеб.-метод. пособие по подгот. к лекц. и Игнатьевич , ННГАСУ, 2016 практ. занятиям, выполнению лаб. работ и Битюрин курсовой работы по дисциплине "Механика Александр жидкости и газа" для обучающихся по спец. Константинови 08.05.01 Стр-во уникал. зданий и ч, Золявин сооружений, специализация Стр-во высот. и Александр большепролет. з Сергеевич ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т 7. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Фонд оценочных средств по дисциплине представлен в приложении. Формы контроля при прохождении промежуточной аттестации: Экзамен Семестр № 4 Пример № 1 1) Описать план и методику выполнения эксперимента в лабораторной работе «Определение режима движения жидкости». 2) Основное уравнение гидростатики и его следствия. 3) Решить задачу: Определить общую высоту двух слоев разнородных жидкостей (масла и воды) H, если показания двух приборов: манометра – pизб = 0,5 ат, вакуумметра – pвак = 0,3 ат, а высота слоя масла (ρ = 900кг/м3)– hм = 2 м. 8 Пример № 2 1) Описать план и методику выполнения эксперимента в лабораторной работе «Определение коэффициента местного сопротивления». 2) Сила гидростатического давления, действующая на цилиндрические поверхности. 3) Определить диаметр dвн всасывающего трубопровода насосной установки и высоту всасывания hвс насоса, если измеренная вакуумметрическая высота hвак = 4 м, допускаемая средняя скорость потока воды Vдоп = 0,8 м/с, подача насоса Q = 15 л/с, общая длина трубопровода l = 30 м. Для выбранного материала труб – λ = 0,036. На трубопроводе имеется местные сопротивления: приемный клапан с сеткой (ζКЛ = 10,) и поворот на 90◦ (ζП = 0,15). Пример № 3 1) Сформировать конструктивно-функциональную схему измерительного комплекса в экспериментальных установках лабораторных работ. 2) Уравнение Д. Бернулли (основные теоретические положения, практическая значимость энергетической и геометрической интерпретации). 3) Решить задачу: определить разность давлений Δp в двух напорных трубопроводах, если их центры расположены на расстоянии z = 0,5 м, а разность уровней рабочей жидкости (ртути) в дифманометре h = 0,2 м. Трубопроводы транспортируют воду. 8. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Таблица 8.1 Основная литература № Наименование п/п 1 Гидравлика : (техн. механика жидкости): учеб. для студентов гидротехн. спец. вузов 2 Гидравлика : учеб. для студентов вузов по направлению подгот. "Стр-во" Таблица 8.2 Дополнительная литература № Наименование п/п 1 Справочник по гидравлическим расчетам 9 Автор(ы) Место и год издания Чугаев Роман М. : Бастет, 2008 Романович Лапшев М. : Изд. центр Николай "Акад.", 2007 Николаевич Автор(ы) Место и год издания под ред. М. : Энергия, 1974 П.Г.Киселева 2 Задачник по гидравлике для Андреевская А. М.;Л. : Энергия, 1964 гидромелиоративных и гидротехнических В. , институтов и факультетов : учеб. пособие Кременецкий А. Н., Панова М. В. ; под ред. И.И.Агроскина 9. ПЕРЕЧЕНЬ РЕСУРСОВ ИНФОРМАЦИОННО – ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ «ИНТЕРНЕТ» (ДАЛЕЕ - СЕТЬ «ИНТЕРНЕТ»), НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ http://www.iprbookshop.ru - электронная библиотечная система; http://biblioclub.ru - университетская библиотека онлайн. 10. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО Процедура освоения дисциплины предусматривает формирование знаний, умений и навыков, во-первых, по четкой идентификации физических (гидравлических) принципов действия технической системы (ОПК-6), во-вторых, по физико-математическому описанию гидравлической проблемной ситуации, формированию и решению задач с определением конкретных значений функционально-морфологических параметров технической системы (ОПК-7), в-третьих, по гидравлическим предпроектным расчетам элементов инженерной инфраструктуры зданий, сооружений, а также населенных пунктов (ПК-1). Для информационного наполнения перечисленных этапов освоения дисциплин создается учебно-методический комплекс из лекционных, практических и лабораторных занятий, а также курсовой работы. Ограничение объема и содержания теоретических лекционных материалов обусловлено лимитом учебного времени и целевой профессиональной потребностью инженера-строителя анализировать и решать проблемы, связанные с системами инженерного оборудования зданий, сооружений и других объектов. Условия и алгоритмы решения задач формулируются для упрощенных, но достаточно полных схем фрагментов систем инженерного оборудования различных строительных объектов. Лабораторные работы позволяют реализовать с достаточной полнотой экспериментальные исследования важных гидравлических процессов и повторить основные шаги алгоритма организации инженерного эксперимента. Курсовая работа организуется и выполняется как предпроектная разработка с учетом рекомендаций действующих инструктивно-нормативных документов. Согласно выделенным компонентам учебно-методического комплекса обучающийся должен: 1) Знать содержание лекций и развивать понимание теоретических материалов в ходе работы с учебной литературой; 2) Освоить методику решения задач и технически грамотного оформления полученного результата; 3) Осознавать и уметь выполнять лабораторные работы как некую достаточно достоверную имитацию инженерного экспериментального исследования; 4) Отработать навыки конкретного применения знаний и умений при выполнении курсовой работы. 11. ПЕРЕЧЕНЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ДИСЦИПЛИНЕ, ВКЛЮЧАЯ ПЕРЕЧЕНЬ ПРОГРАММНОГО 10 ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СПРАВОЧНЫХ СИСТЕМ (ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ) Контролир ующая Обучающа я Расчетная Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине использование электронной информационно-образовательной среды ННГАСУ и электронно-библиотечной системы. Таблица 11. Перечень программного обеспечения и информационно-справочных систем Тип программы № Год п/п Наименование программы Автор разрабо тки не предусмотрено 12. ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ДИСЦИПЛИНЕ 12.1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий: Стандартно оборудованные лекционные аудитории: доска с качественным покрытием, мел. 12.2. Требования к оборудованию рабочих мест преподавателя и обучающихся: видеопроектор, переносной экран, ноутбук. 12.3. Перечень основного оборудования, используемого для осуществления образовательного процесса по дисциплине: - комплект учебного оборудования в виде стенда ГС-015-5ЛР-01 для изучения гидростатики; - комплект учебного оборудования в виде стенда ТМЖ-2В-09-12ЛР-01 для изучения гидродинамики; - лабораторная установка "Определение режимов движения жидкости"; - гидравлический лоток "ГЛ"; - лабораторная установка "Тарирование водомера Вентури"; - лабораторная установка "Определение коэффициента гидравлического трения в трубопроводе"; -лабораторная установка "Определение коэффициента местного сопротивления"; - комплект плакатов по гидродинамике. 11