работа по дисциплине «теоретические основы механики жидкости и газа»
СОДЕРЖАНИЕ: Курсовая работа по дисциплине «теоретические основы механики жидкости и газа» в светеКУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ И ГАЗА» В СВЕТЕ
НОВОЙ СИСТЕМЫ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
Изаак С.А., Удовин В.Г.
Оренбургский государственный университет
Переход российского высшего образования на новую систему предъявляет новые требования к качеству подготовки выпускников. Современный подход предполагает усвоение студентом не отдельных друг от друга знаний и умений, а овладение ими в комплексе, что в итоге должно сформировать творческую личность, способную к самоорганизации, саморазвитию и успешной реализации своих проектов и идей. Это предусматривают и Федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования (ФГОС ВПО, «ГОС третьего поколения»), устанавливая необходимость разработки компетентностно-ориентированных учебно-методических комплексов дисциплин (УМКД), результатами освоения которых должно быть формирование у обучающихся требуемых общекультурных и профессиональных компетенций [4].
Всё это учтено нами при разработке УМКД «Теоретические основы механики жидкости и газа». Освоение этой дисциплины предусматривает выполнение курсовой работы, цель которого мы видим в систематизации, закреплении и развитии знаний, умений и навыков, полученных студентом в ходе занятий, регламентированных рабочей программой по данной дисциплине, а также расширение компетентности и совершенствование творческого потенциала студента через самостоятельное решение задач, рассматриваемых не отдельно друг от друга, а в совокупности, то есть связанных комплексным расчётом некоторой системы по изначально заданным исходным данным.
К расчёту в курсовой работе предлагаем гидравлическую установку, разработанную нами принципиальную схему которой приводим на рисунке 1.
Принцип работы этой установки следующий. Установка заполнена жидкостью с плотностью и расчётной кинематической вязкостью v до заданного уровня H 1 , в резервуар 1 закачан воздух до заданного манометрического давления рм . Задвижка закрыта, подпитка не производится. При этом установка находится в статическом режиме: движение жидкости отсутствует.
При открытии задвижки и одновременном включении подпитки установка переходит в динамический режим. Расход истекающей жидкости регулируется задвижкой, установленной на последовательно-соединённом трубопроводе. Подпитка автоматически держит уровень жидкости Н1 в
резервуаре 1 постоянным, постоянным держится и давление p м , а значит, напор в резервуаре 1 также постоянен. Движение жидкости установившееся, расход, истекающий из установки, равен расходу, восполняемому подпиткой. Этот расход, как принято, обозначаем буквой Q .
При различных значениях Q различны и уровни жидкости Н2 дин в резервуаре 2, что легко понять, рассматривая резервуар 2 как большой пьезометр. При постоянном напоре в резервуаре 1 увеличение расхода приведёт к снижению уровня жидкости в резервуаре 2, так как при большем расходе увеличатся потери напора между резервуарами. Каждому значению Q соответствует единственное значение Н2 дин .
Жидкость истекает через последовательно-соединённый трубопровод под действием напора Н2 дейст , который представляет собой разность высоты H 2 дин и высоты расположения оси трубопровода H 3 от дна резервуара.
Резервуары соединены отверстием, к которому может быть приключен насадок того или иного вида. Отверстие может быть и без насадка. Ширина обоих резервуаров, лежащая в плоскости, перпендикулярной плоскости рисунка, равна b .
В курсовой работе требуется последовательно решить следующие задачи.
| 1. |
Привести краткое описание статического и динамического режимов заданной гидравлической установки; |
| 2. |
Для статического режима: |
| 2.1. |
Определить высоту H 2 ст жидкости в резервуаре 2; |
| 2.2. |
Рассчитать силу избыточного гидростатического давления на плоские поверхности наружных стенок резервуаров 1 и 2, находящиеся под уровнем жидкости, с построением эпюр давления; |
| 2.3. |
Рассчитать силу избыточного гидростатического давления на плоскую наклонную стенку резервуара 1, с построением эпюры давления; |
| 2.4. |
Рассчитать силу избыточного гидростатического давления на плоскую горизонтальную стенку (дно) резервуара 2, с построением эпюры давления; |
| 2.5. |
Рассчитать силу избыточного гидростатического давления на цилиндрическую стенку резервуара 2; |
| 3. |
Для динамического режима, при заданном ряде режимных значений Н2 дин : |
| 3.1. |
Рассчитать истечение жидкости через отверстие или насадок: |
| 3.1.1. |
Определить коэффициент расхода отверстия (насадка) |
| 3.1.2. |
Определить коэффициент скорости отверстия (насадка) |
| 3.1.3. |
Определить расход и скорость истечения через отверстие (насадок); |
| 3.1.4. |
Рассчитать характеристику работы резервуара, в который происходит истечение; |
| 3.2. |
Произвести гидравлический расчёт последовательно соединённого трубопровода: |
| 3.2.1. |
Определить режимы течения жидкости в трубопроводе; |
| 3.2.2. |
Определить коэффициенты гидравлического трения линейных участков трубопровода; |
| 3.2.3. |
Рассчитать потери напора по длине трубопровода (линейные потери); |
| 3.2.4. |
Рассчитать потери напора на местных сопротивлениях трубопровода (местные потери); |
| 3.2.5. |
Рассчитать значения потребного напора для работы трубопровода с рядом режимных расходов Q , соответствующих заданным режимным напорам Н2 дин ; |
| 3.3. |
Выполнить гидравлическую увязку установки, рассчитать дросселирование и степень открытия задвижки; |
| 3.4. |
Построить пьезометрическую и напорную линии при работе установки в одном из режимов. |
Исходными данными при этом являются: конструктивные размеры установки (a 1 , a 2 , r , b , H 3 , ), тип и размер насадка, параметры рабочей среды (плотность и кинематическая вязкость v жидкости, высота Н1 жидкости, высота Нвозд воздуха, манометрическое давление p м , атмосферное давление p ат , температура воздуха t возд ), данные трубопровода (длины и диаметры d , абсолютная эквивалентная шероховатость труб k э ), ряд режимных высот жидкости при динамическом режиме H 2 дин , а также прочие необходимые к расчётам данные, принимаемые по литературе и справочникам.
С учётом вышеотмеченных задач, а также [1] и [2], студентам рекомендуем следующую структуру пояснительной записки:
| Титульный лист |
|
| Задание на курсовую работу |
|
| Аннотация |
|
| Содержание |
|
| Введение |
|
| 1 |
Описание гидравлической установки |
| 2 |
Статический режим гидравлической установки |
| 2.1 |
Определение высоты жидкости при статическом режиме |
| 2.2 |
Расчёт силы давления на плоские вертикальные поверхности |
| 2.3 |
Расчёт силы давления на плоскую наклонную поверхность |
| 2.4 |
Расчёт силы давления на плоскую горизонтальную поверхность |
| 2.5 |
Расчёт силы давления на цилиндрическую поверхность |
| 3 |
Динамический режим гидравлической установки |
| 3.1 |
Расчёт истечения жидкости через отверстие (насадок) |
| 3.1.1 |
Определение коэффициента расхода отверстия (насадка) |
| 3.1.2 |
Определение коэффициента скорости отверстия (насадка) |
| 3.1.3 |
Определение расхода и скорости истечения из отверстия (насадка) |
| 3.1.4 |
Расчёт характеристики работы резервуара, в который происходит истечение |
| 3.2 |
Гидравлический расчёт последовательно соединённого трубопровода |
| 3.2.1 |
Определение режимов течения жидкости |
| 3.2.2 |
Определение коэффициентов гидравлического трения |
| 3.2.3 |
Расчёт потерь напора по длине |
| 3.2.4 |
Расчёт потерь напора на местных сопротивлениях |
| 3.2.5 |
Расчёт потребного напора для работы трубопровода с режимным расходом |
| 3.3 |
Гидравлическая увязка установки, расчёт дросселирования и степени открытия задвижки |
| 3.4 |
Построение пьезометрической и напорной линий |
| Список использованных источников |
|
| Приложения |
|
К выполнению курсовой работы нами разработаны методические указания, состоящие из трёх разделов. В первом, сравнительно небольшом по объёму разделе, приведено описание предлагаемой к расчёту гидравлической установки, поставлены задачи работы, а также изложены требования по структуре, оформлению и защите работы. Второй раздел посвящён решению задач, связанных со статическим режимом заданной гидравлической установки. В третьем разделе рассматриваются задачи, связанные с динамическим режимом этой установки.
В методических указаниях мы даём необходимые теоретические сведения к решению задач, смысл расчётов объясняем подробно и наглядно – фактически, приводим полное решение задач в общем виде. В конце методических указаний помещаем приложения, дополняющие основной текст и содержащие варианты исходных данных к работе, пример оформления бланка задания, а также необходимые справочные сведения.
При разработке методических указаний мы использовали как «классические» источники, в числе которых [3], [6], [8], [9], так и современные, в числе которых [5], [7]. В целом считаем, что разработанная нами курсовая работа по дисциплине «Теоретические основы механики жидкости и газа» полностью соответствует требованиям, предъявляемым ФГОС ВПО. Подход, положенный нами в основу разработки, позволяет на основе фундаментальных знаний, реализовать методы, которые отвечали бы требованиям современной техники и жизни.
Список литературы
1. СТО 02069024.110-2008 «Стандарт организации. Издания для образовательного процесса. Общие требования и правила оформления» — Оренбург, 2009.
2. СТО 02069024.101-2010 «Стандарт организации. Работы студенческие. Общие требования и правила оформления» — Оренбург, 2010.
3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для втузов / Т. М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982. – 432 с.
4. Гидрович С.Р. Компетентностный подход к формированию основных образовательных программ третьего поколения: монография / С.Р. Гидрович, И.И. Егорова, А.Ю. Курочкина — СПб: Изд-во Санкт-Петербургского гос. ун-та экономики и финансов, 2010. — 106 с.
5. Давидсон В.Е. Основы гидрогазодинамики в примерах и задачах: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.Е. Давидсон. — М.: Издательский цент «Академия», 2008. — 320 с.
6. Калицун В.И. Основы гидравлики и аэродинамики: учеб. для техникумов / В.И. Калицун, Е.В. Дроздов. — М.: Стройиздат, 1980. — 247 с.
7. Метревели В.Н. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: учеб. пособие для вузов / В.Н. Метревели. — 2-е изд., стер. — М.: Высш. школа, 2008. – 192 с.
8. Пашков Н.Н, Долгачев Ф.М. Гидравлика. Основы гидрологии. Учебник для учащихся энергетических и энергостроительных техникумов. М.: «Энергия», 1977 — 408 с.
9. Чугаев Р.Р. Гидравлика: учеб. для вузов / Р.Р. Чугаев. — изд. 4-е, перераб. и доп. — Л.: Энергоиздат, 1982. — 672 с.