Код курса:

Статус:           обязательный

Аудитория:    специальный

Специализация: Физика
        молекулярных процессов

Семестр:            2

Трудоёмкость:   2 з.е.

Лекций:           34 часа

Практ. занятий:  2 часа

Отчётность:        зачёт

Начальные            М-ПК-1,
компетенции:       М-ПК-2
 

Приобретаемые     М-ПК-3,
компетенции:        М-ПК-7

Аннотация курса

В настоящее время любое исследование динамических процессов в течениях газов, жидкостей, плазмы, многофазных сред предполагает использование современных методов визуализации поля течения, затем цифровую обработку изображений и построение физической модели процесса на основе анализа полученной информации о потоке. В лекционном курсе содержатся базовые знания о физических основах визуализации движущихся сред, тепловых потоков, на основе контактных и дистанционных методов как в макро течениях, так и в микро- и нанопотоках. В рамках курса студенты познакомятся с принципом работы аппаратуры, регистрирующей быстропротекающие процессы и слабосветящиеся объекты.

Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные методы визуализации потоков газа, жидкости, плазмы; принципы анализа и цифровой обработки изображений; уметь использовать основные современные методы исследования потоков и обработки данных.

Образовательные технологии

Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. Курс имеет электронную версию для презентации. Имеется библиотека анимаций, демонстрирующих реализацию современных методов исследования потоков.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Курс логически о содержательно-методически связан с курсами: ‘Экспериментальные методы", “Механика сплошных сред", “Теория подобия”, “Физическая газодинамика”.

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа, дипломная работа.

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

Знаменская И. А., Гвоздева Л.Г., Знаменский Н.В. Методы визуализации в механике газа. Учебное пособие. М. 2001.

Знаменская И.А., Знаменский Н.В. Термография. Учебное пособие.

МАИ, 2000.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

Специальный практикум по молекулярной физике. Под.ред. Н.Н. Сысоева и А.И. Осипова. КНУ. 2007.

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

Знаменская И.А. Методы визуализации газодинамических потоков и ударных волн с использованием оптического излучения среды. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под редакцией В.М.   Фортова. 2007. Серия Б Том V-1. Глава 6. С. 639-648.

Программное обеспечение и ресурсы в интернете

 molphys.phys.msu.ru

Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 7 неделе в форме контрольной с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

Раздел

Неделя

Классификация потоков жидкости, газа, плазмы. Основные визуализируемые элементы в потоке газа и жидкости. Параметры потоков жидкости, газа и плазмы.

1

Моделирование потоков, автомодельные течения, масштабирование. Параметры подобия потоков. Основные методы локальной диагностики и визуализации поля течения.

2-3

Быстропротекающие процессы в сплошной среде. Пространственно-временные характеристики различных типов потоков. Физические основы высокоскоростной оптической регистрации быстропротекающих пространственных процессов.

Методы зондирования потоков, основанные на рефракции. Формула Лоренц-Лорентца. Принцип Ферма в применении к распространению света в среде. Теневые, шлирен-методы, цветные теневые методы. Визуализация скачка уплотнения теневым и шлирен методами. Теневой фоновый метод.

4-5

Интерферометрия двумерных и осесимметричных течений. Интерферометрия плазмы. Многолучевая интерферометрия. Голография.

6

Трассирование пространственных течений, cовременные модификации. Слежение за частицами в потоке, PIV методики.

7

Лазерные методы диагностики потоков. Метод лазерного ножа. Лазерная доплеровская анемометрия. Эмиссионная и абсорбционная томография.

8

Люминесценция в диагностике потоков. Лазерно индуцированная флюоресценция. Метод электронно-пучковой флюоресценции.

9

Метод искрового трассирования. Флуоресценция и электролюминесценция в потоке; зависимости излучения среды от плотности. Визуализация газодинамического течения импульсным и стационарным разрядом.

10

Приповерхностные течения. Использование визуализирующих покрытий. Следовой метод исследования структуры фронта детонации.

11-12

Жидкокристаллические покрытия. Бароиндикаторные и температурные покрытия в исследованиях потоков.

13

Термография обтекаемой поверхности. Исследование динамики плазмы в ИК диапазоне с использованием эффектов нелинейной оптики.

14

Компьютерная томография газа и плазмы. Цифровая обработка сигналов и изображений потоков.

15

Актуальные проблемы визуализации и верификации результатов численного моделирования потоков.  

16