Рабочая программа учебной дисциплины \"моделирование физических процессов и объектов проектирования\" Цикл icon

Рабочая программа учебной дисциплины "моделирование физических процессов и объектов проектирования" Цикл


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины "основы проектирования" Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование» Цикл...
Рабочая программа дисциплины (модуля) «моделирование процессов и объектов в химической...
Рабочая программа учебной дисциплины "моделирование антенн и микроволновых устройств" Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «природоохранные технологии на тэс» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «электрические машины» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «электрические машины и аппараты» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины "системы автоматизации и управления" Цикл...
Рабочая программа специальной дисциплины сдм. 02...
Рабочая программа учебной дисциплины ен. Р...
Рабочая программа учебной дисциплины ен. Р...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
____________________________________________________________________
_______________________________________


Направление подготовки: 141100 Энергетическое машиностроение

Профиль подготовки: Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБЪЕКТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ"



Цикл:

профессиональный




^ Часть цикла:

по выбору




дисциплины по учебному плану:

ЭнМИ; Б3.21.1




^ Часов (всего) по учебному плану:

180




Трудоемкость в зачетных единицах:

6

^ 7 семестр – 2;
8 семестр - 4


Лекции

18 час

15 час

7 семестр;
8 семестр


Практические занятия

нет




^ Лабораторные работы

18 час

30 час

7 семестр;
8 семестр


Расчетные задания, рефераты

нет




Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

99 час




Экзамены

нет




Курсовые проекты (работы)

нет





Москва - 2010

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью дисциплины является формирование знаний в области математического моделирования физических процессов, структуры и конструкции парогенерирующего оборудования ТЭС и АЭС и процессов его проектирования.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • уметь логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь; использовать один или более иностранных языков (ОК-2);

  • самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

  • анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

  • использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики в своей предметной области (ПК-1);

  • демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

  • уметь выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);

  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

  • применять методы графического представления объектов энергетического машиностроения, схем и систем (ПК-8);

  • принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании объектов энергетического машиностроения (ПК-10);

  • представлять техническую документацию в соответствие с требованиями ЕСКД (ПК-11);

  • использовать в практической деятельности знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках (ПК-12);

  • выполнять численные и экспериментальные исследования, проводить обработку и анализ результаты (ПК-14);

  • использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования (ПК-17).

Задачами дисциплины являются

  • ознакомление с современными наукоемкими технологиями расчетного сопровождения процесса проектирования современного энергетического оборудования;

  • изучение технологии постановки и решения практических задач методами CFD-моделирования;

  • освоение средств и методов решения оптимизационных задач;

  • научить принимать и обосновывать конкретные технические решения.



^ 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС» направления 141100 Энергетическое машиностроение.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Высшая математика», «Информатика», «Механика жидкости и газа», «Термодинамика», «Тепломассообмен», «Физика горения».

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплины «Паровые котлы», а также программы магистерской подготовки «Разработка и проектирование современного энергетического оборудования в области энергетических установок на органическом и ядерном топливе».


^ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • современные наукоемкие информационные технологии, в том числе средства компьютерной графики и моделирования рабочих процессов и объектов проектирования (ПК-1);

  • теоретические основы рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках (ПК-12);

  • методы и алгоритмы поиска оптимальных проектных решений (ПК-10);

  • источники научно-технической информации (монографии, журналы, сайты Интернет) по проблемам и методам моделирования рабочих процессов и объектов проектирования (ПК-17).

Уметь:

  • самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленных задач (ОК-7);

  • использовать основные естественнонаучные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

  • выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);

  • осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые данные (ПК-6);

  • применять методы графического представления объектов энергетического машиностроения, схем и систем (ПК-8);

  • представлять техническую документацию в соответствие с требованиями ЕСКД (ПК-11);

  • выполнять численные и экспериментальные исследования, проводить обработку и анализ результаты (ПК-14).

Владеть:

  • терминологией в области котлостроения и парогенераторостроения (ОК-2);

  • навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

  • навыками поиска информации и ее использования при проектировании элементов котлов и парогенераторов (ПК-6);

  • информацией о технических параметрах оборудования для использования при проектировании (ПК-17).

^ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


4.1. Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы, 180 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Основные понятия и определения

4

7

2






2

Контрольная работа

2

Моделирование физических, химических и экологических

рабочих процессов

48

7

16




16

16

Тесты: модели FlowVision

3

Моделирование объектов проектирования

21

8

3




6

12

Контрольная работа

4

Оптимизация технологических процессов и проектных решений

87

8

12




22

53

Тесты: методы безусловной минимизации




Зачет

10

10

7

8







2

2

8

8

Комплексная защита блока лабораторных работ




Экзамен



















Не предусмотрен




Итого:

180




33




48

99





^ 4.2. Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

7 семестр

1. Основные понятия и определения

Определение и способы моделирования. Противоречивость идеи моделирования, виды моделей. Математическое моделирование (ММ): общие положения, этапы ММ, виды математических моделей. Численный эксперимент.

  1. Моделирование физических, химических и экологических

рабочих процессов

Особенности рабочих процессов, протекающих в котлах, камерах сгорания и парогенераторах АЭС. Моделирование газодинамических процессов. Основные понятия и соотношения. Типы и режимы течений и взаимодействий.

Введение в FlowVision. Метод контрольных объемов и его численные реализации. Основные этапы CFD-моделирования: формирование расчетной области и ее геометрическое моделирование средствами САПР, задание математической модели, задание граничных условий, определение исходной расчетной сетки и критериев её адаптации по решению и по граничным условиям, задание параметров методов расчета, расчет, анализ результатов и оценка точности решения.

Моделирование теплопроводности: обозначения, уравнения, параметры, граничные и начальные условия.

Сопряженные задачи.

Моделирование течения жидкости и газа.

Ламинарное течение: обозначения, уравнения, параметры, граничные и начальные условия.

Несжимаемая жидкость, слабосжимаемая жидкость, полностью сжимаемая жидкость, пористая среда: обозначения, уравнения, параметры, граничные и начальные условия.

Модели турбулентности. Обозначения. Стандартная кε – модель: уравнения, параметры, граничные и начальные условия. Иные модели турбулентности.

Моделирование горения газового топлива. Базовые понятия и соотношения. Модель Зельдовича, кинетическая, турбулентная и пульсационная модели. Инициализация процесса горения. Установка свойств реагентов.

Модель двухфазного горения. Состав топлива, летучих, золы. Твердое и жидкое топливо, дисперсная и газовая фазы и взаимодействие между ними. Кинетическая и эмпирическая модели пиролиза и горения кокса. Теплообмен частиц с газом. Модели горения летучих: Зельдовича, кинетическая, пульсационная, Магнуссена и др. Инициализация двухфазного горения. Установка свойств реагентов. Параметры, граничные и начальные условия.

Образование оксидов азота. Параметры, граничные и начальные условия.

Моделирование движения частиц: обозначения, уравнения, параметры, граничные и начальные условия. Испарение и нагревание частиц.

Альтернативные программные системы CFD-моделирования. Преимущества и проблемы методов и программных систем.


8 семестр

  1. Моделирование объектов проектирования

Моделирование проточных трактов энергетических установок. Выделение значимых параметров, допустимые упрощения геометрии. Полномасштабное и фрагментарное моделирование. Моделирование поверхностей нагрева: анизотропный фильтр с источником энергии.

  1. Оптимизация технологических процессов и проектных решений

Оптимизация и проектирование: цели, средства, критерии. Формулировка задачи оптимизационного проектирования и ее формализация. Целевая функция в задачах автоматизированного проектирования теплоэнергетических объектов: одно- и многокритериальная оптимизация, критерий приведенных затрат. Обзор методов и алгоритмов оптимизации, критерии их выбора для практического применения.

Методы аналитической оптимизации. Численная оптимизация.

Методы одномерной минимизации и область их применения.

Формулировка задачи безусловной минимизации и классификация методов их решения.

Метод сеток. Методы случайного поиска.Метод релаксационного спуска.

Метод Ньютона и его модификации.

Градиентные методы, модельная схема алгоритмов. Метод наискорейшего спуска. Квазиньютоновские методы (ДФП).

Метод Пауэлла, метод деформируемого многогранника.


^ 4.2.2. Практические занятия

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.


4.2.3. Лабораторные работы

7 семестр

№ 1. Геометрическое моделирование расчетной области.

№ 2. Препроцессинг.

№ 3. Постпрцессинг.

№ 4. Исследование течения потока внутри трубы.

№ 5. Внешнее обтекание трубы.

№ 6. Исследование течения за односторонним уступом.

№ 7. Исследование течения за двусторонним уступом.

№ 8. Исследование горения газообразного топлива.

8 семестр

№ 1. Профилирование газоходов котла-утилизатора.

№ 2. Исследование топологии целевой функции.

№ 3. Исследование алгоритмов безусловной минимизации 2-го порядка.

№ 4. Исследование алгоритмов безусловной минимизации 1-го порядка.

№ 5. Исследование алгоритмов прямого поиска.


      1. Расчетные задания

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.


      1. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект и/или курсовая работа учебным планом не предусмотрены.

^ 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций.

Лабораторные работы выполняются с использованием средств и методов вычислительной техники по индивидуальным заданиям.

^ Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным занятиям, тестам и контрольным работам, обработку данных и подготовку к защите лабораторных работ, подготовку к зачету.

^ 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защиты лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как 0,4(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,6оценка по результатам комплексных защит лабораторных работ.)

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр

^ 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

  1. Система моделирования движения жидкости и газа. – М.: Тесис, 2008. -304 с.

  2. Использование средств компьютерного моделирования в курсах механики жидкости и газа: Учебно-методическое пособие / Сост. Кондранин Т.В., Ткаченко Б.К., Березникова М.В. и др. - М.: МФТИ, 2005. -112 с.

  3. Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа: Учебное пособие / Кондранин Т.В., Ткаченко Б.К., Березникова М.В. и др.-М.: МФТИ, 2005. -104 с.


б) дополнительная литература:

  1. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

  2. Бабий В.И., Куваев Ю.Ф. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

  3. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Регсдел К. Оптимизация в технике, в 2-х кн. - М.: МИР, 1986.


^ 7.2. Электронные образовательные ресурсы

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Программные средства FlowVision, ANSYS, CFX, Fluent, SigmaFlow, Vikont;

Интернет-рессурсы www.tesis.com, www.flowvision.ru, ansys.com, ansys.ru;

б) другие:

наборы слайдов по темам лекций.


^ 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной компьютерами и мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, показа учебных фильмов, выполнения учебных заданий и проведения тестов.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141100 «Энергетическое машиностроение» и профилю «Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент

Князьков В.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ПГС

д.т.н., профессор

Росляков П.В.




Скачать 140,24 Kb.
оставить комментарий
Дата23.10.2012
Размер140,24 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

плохо
  1
хорошо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх