Технічна механіка рідин і газів
Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Код дисципліни: 6.194.00.O.018
Кількість кредитів: 7.50
Кафедра: Гідротехніка та водна інженерія
Лектор: доцент, к.т.н. Жук Володимир Михайлович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: IК - Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі і практичні проблеми у сфері гідротехнічного будівництва, водної інженерії та водних технологій, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, на основі застосування теорій та методів природничих та інженерних наук.
ЗК3. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
ФК5. Здатність виконувати інженерні розрахунки параметрів водних потоків та конструктивних елементів об’єктів професійної діяльності.
Результати навчання: РН1. Формулювати задачі з вирішення проблемних ситуацій у професійній та/або академічній діяльності.
РН3. Виконувати експериментальні дослідження руху водних потоків, оцінювати і аргументувати значимість їх результатів при проектуванні об’єктів професійної діяльності.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
• Вища математика
• Фізика
Короткий зміст навчальної програми: Гідростатика. Сила тиску рідини на плоскі та криволінійні поверхні. Основи кінематики і динаміки рідини. Рівняння Бернуллі для потоків в’язкої рідини і газу. Режими руху рідини. Гідравлічні опори. Втрати напору. Втрати напору по довжині при ламінарному та турбулентному ре¬жимі. Місцеві гідравлічні опори, формула Вайсбаха. Опір при відносному русі твердого тіла і рідини. Усталений рух рідини і газів в напірних трубопроводах. Гідравлічний розрахунок простих коротких трубопроводів. Сифонні трубопроводи. Послідовне та паралельне з’єднання труб. Гідравлічна характеристика трубопроводу. Трубопроводи зі змінними витратами по довжині трубопроводу. Усталений рух рідин і газів через отвори і насадки. Неусталений рух рідини в напірних системах. Гідравлічний удар в трубопроводах. Рівномірний стаціонарний рух у відкритих руслах і безнапірних трубопроводах. Рух ґрунтових вод. Основи гідравлічного моделювання.
Опис: Основні фізичні властивості рідин і газів: питома маса, стисливість, температурне розширення.
В’язкість рідин і газів. Неньютонівські рідини. Розчинення газів у рідинах, кипіння, кавітація, капілярність.
ГІДРОСТАТИКА. Гідростатичний тиск та його властивості. Абсолютний, надлишковий і вакуумметричний тиск. Прилади для вимірювання тиску. Основне рівняння гідростатики.
Відносна рівновага рідини при прямолінійному рівноприскореному та при обертальному русі.
Сила тиску рідини на поверхні. Сила тиску на плоскі поверхні. Центр тиску. Гідростатичний "парадокс". Найпростіші гідравлічні машини.
Сила тиску на криволінійні поверхні. Плавання тіл, закон Архімеда. Остійність плавання тіл.
ОСНОВИ КІНЕМАТИКИ І ДИНАМІКИ РІДИНИ. Методи вивчення руху рідини. Вихровий та безвихровий рух. Струминна модель руху.
Гідравлічні характеристики потоку рідини. Рівняння нерозривності руху рідин і газів у різних формах.
Диференціальні рівняння руху ідеальної рідини (р-ня Ейлера). Диференціальні рівняння руху в’язкої рідини (р-ня Нав’є-Стокса). Рівняння Бернуллі для потоків в’язкої рідини і газу. П’єзометричний і гідравлічний похили.
Використання принципу рівняння Бернуллі в техніці. Режими руху рідини. Критерій Рейнольдса. Критичні значення числа Рейнольдса.
Гідравлічні опори. Втрати напору. Основне рівняння рівномірного руху рі¬дини. Формула Дарсі-Вайсбаха. Втрати напору по довжині при ламінарному ре¬жимі. Початкова ділянка ламінарного потоку.
Турбулентність та її основні статистичні характеристики. Рівняння Рейнольдса. Структура турбулентного потоку в трубах.
Гідравлічно гладкі та гідравлічно шорсткі поверхні. Області гідравлічного опору. Експериментальні дослідження коефіцієнта гідравлічного тертя.
Місцеві гідравлічні опори, формула Вайсбаха. Визначення втрат напору на раптовому звуженні та розширенні труб. Розрахунок місцевих опорів з використанням експериментальних даних.
Гідродинамічний опір при відносному русі твердого тіла і рідини. Опір тертя та опір тиску. Поняття про пограничний шар.
Усталений рух рідини і газів в напірних трубопроводах. Класифікація трубопроводів. Гідравлічний розрахунок простих коротких трубопроводів.
Сифонні трубопроводи. Послідовне і паралельне з’єднання труб.
Гідравлічна характеристика трубопроводу. Коефіцієнт гідравлічного опору і витрати системи.
Основні залежності для гідравлічного розрахунку довгих трубопроводів. Розімкнуті (тупикові) водопровідні мережі.
Принцип розрахунку кільцевих трубопроводів.
Трубопроводи зі змінними витратами по довжині трубопроводу. Розподільні трубопроводи та трубопроводи-збирачі.
Основи розрахунку газопроводів при малих та великих різни¬цях тиску.
Усталений рух рідин і газів через отвори і насадки. Поняття малого і великого отвору. Витікання рідини крізь отвори в газове середовище та в рідину при постійному напорі. Коефіцієнти стиснення, швидкості, витрати.
Класифікація насадків. Витікання рідини крізь насадки в атмосферу та під рівень. Вакуум в насадках. Витікання рідини крізь великі отвори при постійному напорі. Вільні струмені. Силова взаємодія струменя і твердої перешкоди.
Неусталений рух рідини в напірних системах. Витікання із отворів, насадків і коротких труб при змінних напорах.
Витікання в атмосферу при наявності припливу рідини. Витікання рідини в рідину при змінних напорах. Спорожнення резервуарів.
Гідравлічний удар в трубопроводах. Основи теорії гідравлічного удару. Формула Жуковського.
Повний та неповний, прямий та непрямий гідравлічний удар. Заходи по боротьбі з гідравлічними ударами. Гідравлічний таран.
Основи гідравлічного моделювання. Математичне і фізичне моделювання. Геометрична, кінематична і динамічна подібність.
Критерії гідравлічної подібності. Застосування методу аналізу розмірностей до дослідження законів гідравліки.
Методи та критерії оцінювання: • поточне усне опитування (30%)
• підсумковий контроль (екзамен): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна оцінка в балах
Поточний контроль (ПК) Екзаменаційний контроль Разом за дисципліну
Захист звітів з лабораторних робіт (30)
Разом за ПК письмова компонента усна компонента
30 60 10 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Константінов Ю.М., Гіжа О.О. Технічна механіка рідини і газу: Підручник. – К.: Вища школа, 2002. – 277 с.
2. Мандрус В.І. Гідравліка, гідро- та пневмоприводи військових машин: Підручник / В.І. Мандрус, В.М. Жук. – Львів: АСВ, 2013. – 372 с.
3. Науменко І.І. Технічна механіка рідини і газу. – Рівне: Вид-во Рівнен. держ. ун-ту, 2000.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Технічна механіка рідин і газів (курсова робота)
Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Код дисципліни: 6.194.00.O.020
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Гідротехніка та водна інженерія
Лектор: доцент, к.т.н. Жук Володимир Михайлович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: IК - Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі і практичні проблеми у сфері гідротехнічного будівництва, водної інженерії та водних технологій, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, на основі застосування теорій та методів природничих та інженерних наук.
ЗК3. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
ФК5. Здатність виконувати інженерні розрахунки параметрів водних потоків та конструктивних елементів об’єктів професійної діяльності.
Результати навчання: РН1. Формулювати задачі з вирішення проблемних ситуацій у професійній та/або академічній діяльності.
РН3. Виконувати експериментальні дослідження руху водних потоків, оцінювати і аргументувати значимість їх результатів при проектуванні об’єктів професійної діяльності.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
• Вища математика
• Фізика
Короткий зміст навчальної програми: Назва курсової роботи: Гідравлічний розрахунок та проектування розгалуженої водопровідної мережі.
Опис: Курсова робота полягає у виконанні гідравлічного розрахунку розгалуженої напірної трубопровідної мережі, а також в розробці проекту типових вузлів на трубопровідній мережі та в компонуванні водопровідного колодязя.
Обсяг курсової роботи – 15–20 аркушів А4, графічна частина: 1 аркуш формату А2 або А1 (залежно від масштабу проектованого трубопроводу).
Методи та критерії оцінювання: • підсумковий контроль (диференційований залік): захист курсової роботи (100%)
Критерії оцінювання результатів навчання: 1. Відповідність курсової роботи виданому завданню.
2. Відповідність основних проєктних рішень чинним нормативно-технічним документам.
3. Обґрунтованість основних параметрів водопровідної мережі.
4. Правильність застосування методик гідравлічного розрахунку.
5. Оформлення пояснювальної записки та графічної частини КР чинним вимогам до проєктно-кошторисної документації.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Константінов Ю.М., Гіжа О.О. Технічна механіка рідини і газу: Підручник. – К.: Вища школа, 2002. – 277 с.
2. Мандрус В.І. Гідравліка, гідро- та пневмоприводи військових машин: Підручник / В.І. Мандрус, В.М. Жук. – Львів: АСВ, 2013. – 372 с.
3. Науменко І.І. Технічна механіка рідини і газу. – Рівне: Вид-во Рівнен. держ. ун-ту, 2000.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).