Гідрогазодинаміка

Мета вивчення дисципліни: Метою викладання та вивчення студентами дисципліни «Гідрогазодинаміка» є: отримання ґрунтовних знань з гідравліки, формування вміння використовувати отримані знання для аналізу гідравлічних систем у енергетичній галузі.
Навчальна дисципліна сприяє висвітленню найсучасніших досягнень науки у сфері енергетичних технологій. Фактичний матеріал навчальної дисципліни розкриває закони гідравліки. На сучасному етапі фахової підготовки енергетиків у вищих навчальних закладах знання цих законів є необхідними для розуміння технологій, що використовуються у енергетичній галузі.
Дисципліна викладається протягом шостого семестру на третьому курсі, складається з лекційних, лабораторних та практичних занять. У відповідності до навчального плану завершується іспитом.
Практичне значення та використання отриманих знань. Навчальна дисципліна «Гідрогазодинаміка» сприяє впровадженню найсучасніших досягнень науки у сфері проектування та розрахунку машин у енергетичній галузі. Фактичний матеріал навчальної дисципліни розкриває закони гідравліки. Знання цих законів є необхідними для розуміння технологій, що використовуються в теплоенергетиці.
Тематика та види навчальних занять
Для денної форми здобуття освіти.

Лекційні заняття
Лекція 1. Рідина як фізичне тіло. Фізичні властивості рідини. Моделі рідини. Відмінності краплинної рідини від газу. Густина, текучість, в’язкість, стисливість. Моделі ідеальної та в’язкої рідини.
Лекція 2. Гідростатика (частина 1). Класифікація і природа сил, що діють у рідинах. Поняття гідростатичного тиску та його властивості і системи відліку. Диференціальне рівняння рівноваги рідини Ейлера. Еквіпотенціальна поверхня.
Лекція 3. Гідростатика (частина 2). Гідростатичний закон розподілу тиску. Закон Паскаля. П’єзометрична площина. Правила побудови епюр гідростатичного тиску.
Лекція 4. Гідростатика (частина 3). Рівномірний тиск на плоску стінку. Рівномірний тиск на криволінійну стінку. Нерівномірний тиск на плоску стінку. Центр тиску. Нерівномірний тиск на криволінійну стінку. Тіла тиску.
Лекція 5. Кінематика (частина 1). Методи опису руху рідини. Прискорення рідкої частинки. Локальне та конвективне прискорення. Лінія та трубка течії, елементарна струминка.
Лекція 6. Кінематика (частина 2). Рівняння нерозривності у диференціальній формі. Рівняння нерозривності для елементарної струминки. Струминна модель потоку. Поняття об’ємної і масової витрати.
Лекція 7. Кінематика (частина 3). Аналіз руху рідкої частинки. Теорема Коші - Гельмгольца. Визначення потенціального і вихрового руху.
Лекція 8. Кінематика (частина 4). Вихровий рух рідини. Потенціальний рух рідини. Потенціал швидкості і функція течії. Гідродинамічна сітка. Найпростіші потенціальні течії. Принцип суперпозиції потенціальних течій.
Лекція 9. Гідродинаміка ідеальної і в’язкої рідини. Диференціальне рівняння руху ідеальної рідини Ейлера. Перетворення Громеки - Лемба. Інтеграл Бернуллі. Поняття напірної і п’єзометричної лінії. Система дифференціальних рівнянь Нав’є – Стокса. Початкові та граничні умови.
Лекція 10 Гідродинамічна подібність. Геометрична подібність. Кінематична подібність. Динамічна подібність. Критерії подібності.
Лекція 11. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої рідини Середня швидкість. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі для стисливої і нестисливої рідини. Коефіцієнт Коріоліса. Поняття втрати енергії (напору).
Лекція 12. Режими течії рідини. Поняття про стійкість течії Досліди Рейнольдса. Ламінарний та турбулентний режими течії. Поняття про стійкість течії. Число Рейнольдса як критерій стійкості.
Лекція 13. Втрати напору. Класифікація втрат напору. Втрати напору по довжині. Графіки Нікурадзе і Муріна. Втрати напору у місцевих опорах.
Лекція 14. Гідравлічний розрахунок трубопроводів. Класифікація трубопроводів. Рівняння характеристики простого трубопроводу. Дросельне регулювання витрати в трубопроводі з насосною подачею.
Лекція 15. Основи газової динаміки. Рівняння Клайперона. Рівняння Бернуллі для стисливого газу. Поняття швидкості звуку. Число Маха. Поширення в газовому середовищі малих збурень.
Практичні заняття
Практичне заняття 1. Фізичні властивості рідини. Моделі рідини: густина, текучість, в’язкість, стисливість. Закон в’язкого тертя Ньютона.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку властивостей рідини в залежності від параметрів рідини та розрахунку сили в’язкого тертя.
Практичне заняття 2. Використання гідростатичного закону розподілу тиску. П’єзометрична площина. Побудова епюр гідростатичного тиску.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку розподілу тиску у нерухомій рідині та побудови епюр гідростатичного тиску.
Практичне заняття 3. Рівномірний тиск на плоску стінку. Рівномірний тиск на криволінійну стінку. Неівномірний тиск на плоску стінку. Нерівномірний тиск на криволінійну стінку. Тіла тиску.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку силової взаємодії нерухомої рідини і твердих поверхонь, що цю рідину обмежують.
Практичне заняття 4. Лінія та трубка течії, елементарна струминка. Рівняння нерозривності у диференціальній формі. Рівняння нерозривності для елементарної струминки. Струминна модель потоку. Поняття об’ємної і масової витрати.
Мета заняття: Отримати навички використовувати рівняння нерозривності у диференціальній формі і рівняння нерозривності для елементарної струминки.
Практичне заняття 5. Вихровий рух рідини та потенціальний рух рідини. Потенціал швидкості і функція течії. Гідродинамічна сітка. Принцип суперпозиції потенціальних течій.
Мета заняття: Отримати навички визначати характер руху рідини – вихровий або потенціальний, користуватися принципом суперпозиції потенціальних течій.
Практичне заняття 6. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої рідини. Середня швидкість.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку витрати рідини у трубах та розрахунку параметрів потоку в’язкої рідини.
Практичне заняття 7. Втрати напору по довжині і у місцевих опорах. Гідравлічний розрахунок трубопроводів. Рівняння характери-тики простого трубопроводу.
Мета заняття: Отримати навички визначення втрат напору при течії рідини у трубопроводах та гідравлічного розрахунку трубопроводу.
Практичне заняття 8. Течія стисливого газу. Рівняння Клайперона. Рівняння Бернуллі для стисливого газу. Поняття швидкості звуку. Число Маха.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку параметрів газового потоку при його русі в умовах стисливості.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття 1. Експериментальне визначення коефіцієнту Дарсі.
Мета заняття: Оволодіти навичками розрахункового та експериментального визначення втрат напору по довжині труби.
Лабораторне заняття 2-3. Експериментальне визначення коефіцієнтів місцевих втрат.
Мета заняття: Придбати навички розрахункового та експериментального визначення місцевих втрат в трубопроводах.
Лабораторне заняття 4-5. Дослідження витікання рідини із отворів і насадків.
Мета заняття: Практичне засвоєння особливостей витікання рідини через отвори і короткі насадки.
Лабораторне заняття 6-7. Дослідження витікання повітря через насадок, що сходиться, при великому перепаді тиску.
Мета заняття: Практичне засвоєння законів газової динаміки. Оволодіння навичками розрахункового та експериментального визначення витрати газу при витіканні через отвір при великому перепаді тиску.

Індивідуальна робота
Для денної форми здобуття освіти
Не передбачена

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти

Поточний контроль складається з
1) Виконання 8 практичних завдань за тематикою практичних занять з оцінкою 40 балів, кожне практичне завдання оцінюється в 5 балів.
2) Виконанні 7 лабораторних завдань за тематикою лабораторних робот, які оцінюються в 21 бал, кожне оцінюється в 3 бали.
3) Виконання двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у письмовій формі. Перша МКР1 складається з 2 теоретичних запитань (по 7 балів за бездоганну відповідь). Практична частина МКР1 складається з 1 завдання (6 балів за бездоганне розв’язання). Максимально можлива сума балів за МКР1 – 20 балів. Аналогічно МКР2 складається з 2 теоретичних запитань (по 7 балів за бездоганну відповідь). Практична частина МКР2 складається з 1 завдання (5 балів за бездоганне розв’язання). Максимально можлива сума балів за дві МКР2 – 19 балів.. Максимально можлива сума балів за дві МКР – 39 балів.
Здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів дисципліни та набрали більш ніж 60 балів отримують допуск до екзамену. Підсумковий контроль передбачено у вигляді екзамену, за який здобувач одержує 100 балів.