Прикладна гідромеханіка

Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Код дисципліни: 7.194.01.O.004
Кількість кредитів: 4.50
Кафедра: Гідротехніка та водна інженерія
Лектор: Гнатів Р.М.
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: ЗС 2. Знати теорію та методи планування наукових досліджень, сучасні методи та способи виконання досліджень, відповідне обладнання та апаратуру. ЗС 3. Знати методологію виконання гідравлічних, гідротехнічних та інших інженерних розрахунків водогосподарських систем та їх елементів з врахуванням їх взаємозв’язку та взаємодії. ЗС 4. Знати закони та методи моделювання процесів і явищ у галузі водного господарства та інженерії довкілля. ЗС 5. Знати спеціалізовані інформаційні і комунікаційні технології та сучасні комп’ютерні програмні комплекси у професійній галузі. ЗС 9. Знати методи та інструменти для дослідження існуючого стану водогосподарських, гідротехнічних та природоохоронних систем, моделювання та прогнозування його зміни в часі. ЗПС 1.2. Знати теорію гідромеханіки та прикладні гідромеханічні методи, що застосовуються при моделюванні та аналізі процесів, явищ та режимів роботи водогосподарських систем та їх елементів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни: - Вища математика; - Фізика; - Теоретична механіка; - Опір матеріалів. Супутні і наступні навчальні дисципліни: - Технічна механіка рідин і газів. - Гідротехнічні споруди. - Гідравлічні та аеродинамічні машини, насосні станції. - Механіка грунтів, основи та фундаменти.
Короткий зміст навчальної програми: 1. Вступ. Характерні властивості крапельних рідин як середовища руху: Різні агрегатні стани речовини. Рівняння стану води. Адіабата Тейта. В'язкість води. Поверхневий натяг. Подібність та особливості моделювання течій крапельних рідин. 2. Математичні моделі течій крапельної рідини: Основні гіпотези і поняття суцільного середовища, системи координат. Кінематика течій рідини. Кінематика потенційних течій. Загальне рівняння балансу. Система рівнянь руху крапельної рідини. Динаміка течій нев'язкої (ідеальної) рідини. Силова взаємодія тіл в стаціонарному потоці нев'язкої рідини. Модель течії води із врахуванням стисливості в акустичному наближенні. Математична модель течії в'язкої нестисливої рідини. Математична модель турбулентних течій рідини. Теорія примежового шару. Форми опису гідродинамічних сил і моментів. 3. Гідростатика. Сили і моменти в гідростатиці: Рівняння рівноваги рідини у стані спокою. Силовий вплив рідини в стані спокою на тверду стінку. Силовий вплив рідини на занурене в неї тіло, закон Архімеда. Задача про архімедову силу як частину загальної гідродинамічної задачі. Сили і моменти гідростатичної природи у зв'язаній системі координат. 4. Гідродинамічні сили і моменти інерційної природи: Два способи опису силової взаємодії тіла з рідиною. Кінетична енергія течії рідини. Гідродинамічні сили і моменти інерційної природи. Силова взаємодія твердого тіла з ідеальною рідиною за його стаціонарного руху. Чисельні методи визначення одиничних потенціалів і приєднання мас. Алгоритми розрахунку приєднаних мас тіл складної конфігурації. 5. Поверхневі хвилі. Гідродинамічні сили хвильової природи: Характеристика хвильових течій рідини. Вільні плоскі гравітаційні хвилі. Хвилі на поверхні рідини при русі зануреного тіла. Просторові хвилі у реальній рідині. 6. Гідродинамічні сили і моменти циркуляційного типу. Теорія підводного крила: Несучі властивості крила нескінченного подовження. Несучі властивості крила кінцевого подовження, індуктивний опір. Підводне крило поблизу вільної поверхні. Керуючі сили і моменти органів стабілізації і управління. 7. Гідродинамічні сили, спричинені в’язкістю рідини: Опір тертя пластини, яку поздовжньо обтікає рідина. В’язкісний опір тіл обертання і несучих поверхонь. Позиційні сили і моменти корпусу. Демпфуючі гідродинамічні сили і моменти. Управління течією рідини в пристінному шарі. 8. Течії рідини з розвиненою кавітацією: Класифікація типів, стадій і форм розвитку кавітації. Розрахунок початку кавітації. Основні припущення і схеми течії класичної теорії розвиненої кавітації. Плоскі задачі розвинених кавітаційних течій. Осесиметричні течії з розвиненою кавітацією. Чисельні та наближені методи розрахунку. Нестаціонарні осесиметричні каверни. Принцип незалежності розширення каверни. Просторові каверни в течіях із збуреннями. Вентильовані каверни. 9. Гідродинамічні навантаження при вході тіл в рідину: Загальна характеристика течій і принципи побудови розрахункових моделей. Удар плаваючого тіла до рідини. Вертикальне проникання в воду тіла обертання без кута атаки. Несиметричне занурення тіл обертання в воду. Проникання плоского контуру. Каверноутворення і навантаження на перехідній стадії.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль (ПК): 30. Екзаменаційний контроль: - письмова компонента - 40; - усна компонента - 30. Разом за дисципліну: 100.
Рекомендована література: Базова 1. Яхно О.М. Прикладна гідроаеромеханіка і механотроніка: підручник / О. М. Яхно, О. В. Узунов, О. Ф. Луговський та ін. ; за ред. О. М. Яхна. – Вінниця: ВНТУ, 2017. 711 с. 2. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа/ Л.Г. Лойцянский.- М., Наука.- Учебник для студ. вузов.- 1987. 736 с. 3. Федорець В.О. Технічна гідромеханіка. Гідравліка та гідропневмопривод: Підручник / В.О. Федорець, М.Н. Педченко, О.О. Федорець, В.Б. Струтинській, О.М. Яхно, Ю.В. Єлисеєв; За ред. В.О. Федорця. – Житомир: ЖІТІ, 1998. 412 с. 4. Асатур К. Г. Гидромеханика/ К. Г. Асатур, Б. С. Маховиков.- М.: С.-Петербург. горный ин-т, 2001.- 253с. 5. Белевич М.Ю . Гидромеханика. Основы классической теории. Учебное пособие. СПб., изд. РГГМУ, 2006 .- 213 с. 6. Попов Д.Н. Гидромеханика: Учебник для вузов/ Д.Н. Попов, С.С. Панаиотти, М.В. Рябинин; под ред. Д.Н. Попова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Бумана, 2002. 384с. Допоміжна 1. Галин Г. Я. Механика сплошных сред в задачах / Г. Я. Галин, А. Н. Голубятников и др.- Под ред. М. Э. Эглит. М.: Т. 1, 2.- 1996. 2. Ландау Л. Д. Теоретическая физика. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика/Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц.- М.: Наука, 1988.- 936с. 3. Прандтль Л. Гидроаэромеханика/ Л. Прандтль.- Ижевск: НИЦ «РХД», 2000.- 576с. 4. Моргунов К.П. Гидромеханика/ К.П. Моргунов.- СПб, СПГУВК, Учебное пособие.-2007.– 263 с 5. Шашин В.М. Гидромеханика: Учеб. для техн. вузов.- М.: Высш. шк., 1990.- 384с. 6. Кочин Н. Е. Теоретическая гидромеханика/Н. Е. Кочин, И. А. Кибель, Н. В. Розе.-М.:Т.1,2. - 1983г. 7. Седов Л. И. Механика сплошной среды/ Л. И. Седов.- М.: Т. 1, 2.- 1973.