Лектор
к.ф.-м.н, с.н.с. Винниченко Николай Аркадьевич
| Код курса: |
Аннотация курса В курсе изложены инженерные методы расчета потоков тепла и массы в системах, включающих конвективный и радиационный энергообмен, а также фазовые переходы в объеме и на твердой поверхности. Также рассмотрена кинетика реакций горения и ее влияние на газодинамические течения. |
|
| Статус: | по выбору | |
| Аудитория: | специальный | |
| Специализация: | Физика молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества | |
| Семестр: | 3 | |
| Трудоёмкость: | 1 з.е. | |
| Лекций: | 36 часов | |
| Семинаров: | ||
| Практ. занятий: | ||
| Отчётность: | экзамен | |
| Начальные компетенции: |
М-ПК-1, М-ПК-6 | |
| Приобретаемые компетенции: |
М-ПК-2, М-ПК-3 |
| Приобретаемые знания и умения | В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь решать задачи, связанные с расчетом потоков тепла и массы в течениях со стационарным и нестационарным энергообменом с использованием известных эмпирических формул. |
| Образовательные технологии | Курс имеет электронную версию для презентации. Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. |
| Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП | Курс читается в логической взаимосвязи со специальными дисциплинами: «Основы физической гидродинамики», «Фазовые переходы и межфазная гидродинамика», «Конвекция в неравновесных средах». При решении задач рекомендуется использовать систему компьютерной алгебры Maple, рассматривавшуюся в курсе «Компьютерные методы для решения физических задач. |
| Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего | Курс «Физическая кинетика и энергообмен, часть 2», научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа. |
| Основные учебные пособия, обеспечивающие курс | 1. Y.A. Çengel Heat transfer: a practical approach, McGraw-Hill, 2003 (2nd ed.). |
| 2. M.H.P. Ambaum Thermal physics of the atmosphere, Wiley-Blackwell, 2010. | |
| 3. Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе Математическая теория горения и взрыва, Наука, 1980. | |
| Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс | 1. F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, A.S. Lavine Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley, 2006 (6th ed.). |
| 2. W.M. Kays, M.E. Crawford Convective heat and mass transfer, McGraw-Hill, 1993 (3rd ed.). | |
| 3. Х. Уонг Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров, Атомиздат, 1979. | |
| 4. Г.И. Баренблатт Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика, Гидрометеоиздат, 1978. | |
| 5. С.С. Кутателадзе Теплопередача при конденсации и кипении, МашГИЗ, 1952. | |
| 6. Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл Горение, ФизМатЛит, 2003. | |
| Основные научные статьи, обеспечивающие курс | 1. L. Zori, F. Kelecy “Wet steam flow modeling in a general CFD flow solver” // AIAA-paper 2005-5276. |
| Программное обеспечение и ресурсы в интернете | |
| Контроль успеваемости | Промежуточная аттестация на 9 неделе курса. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса. |
| Текущая аттестация проводится раз в две недели. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, выполнение домашних заданий. | |
| Фонды оценочных средств | Контрольные вопросы для текущей аттестации на занятиях; домашние задания; задачи экзамена |
Структура и содержание дисциплины
| Раздел | неделя |
| Механизмы теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. Коэффициент теплопередачи и тепловое сопротивление. Расчет стационарного теплообмена с помощью схем тепловых сопротивлений. | 1 |
| Безразмерные критерии подобия в гидродинамике. П-теорема. | 2 |
| Конвективный теплообмен в ламинарном пограничном слое у плоской нагретой пластины: автомодельное решение. | 3 |
| Аналогия переноса импульса, тепла и массы. | 4 |
| Естественная конвекция: автомодельное решение для вертикальной нагретой пластины и эмпирические корреляции для различных вариантов геометрии течения. | 5 |
| Решение нестационарного уравнения теплопроводности. Концепция эффективной теплопроводности для упрощенного расчета конвективного переноса тепла. | |
| 6 | |
| Течения, включающие зону проникающей конвекции: поглощение солнечного излучения в водоеме, объемное энерговыделение в газодинамическом лазере, двумерное описание остывания горячей жидкости при наличии испарения. | 7 |
| Кипение. Пузырьковый и пленочный режимы. Критические тепловые потоки. | 8, 9 |
| Конденсация на вертикальной пластине. Аналитическое решение для ламинарного течения пленки, эмпирические корреляции для переходного и турбулентного режимов. | 10 |
| Термодинамика и кинетика объемной конденсации. Влияние кривизны поверхности, заряда капли и растворенных веществ на зародышеобразование. | 11, 12 |
| Диффузионный рост капель в атмосфере при небольшом пересыщении. Модель объемной конденсации пара в турбине при большом пересыщении. | 13 |
| Тепловые трубки. | 14 |
| Скорость химических реакций. Цепные реакции. Пределы самовоспламенения. | 15 |
| Распространение пламени в предварительно перемешанной смеси. | 16 |
| Диффузионные пламена. | 17 |
| Устойчивость волн горения. Переход к детонации. | 18 |