РПД Компьютерные технологии в прикладной механике

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Башкирский государственный университет»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВЫБОРУ АСПИРАНТА
(ФД.А.06)
Компьютерные технологии в прикладной механике жидкости и газа
наименование дисциплины по учебному плану подготовки аспиранта
модуль основной образовательной программы послевузовского профессионального
образования подготовки аспирантов (ООП ППО)
по научной специальности
01.02.05
Механика жидкости, газа и плазмы
Шифр
наименование научной специальности
1.
Оглавление
Общие положения ..................................................................................................................3
2.
Цели изучения дисциплины ..................................................................................................3
3.
Результаты освоения дисциплины........................................................................................4
4.1.Объем дисциплины и количество учебных часов ................................................................5
5. Содержание дисциплины ..........................................................................................................5
5.1
Содержание лекционных занятий ................................................................................5
5.2
Практические занятия ...................................................................................................6
5.3. Самостоятельная работа аспиранта ..................................................................................6
6. Перечень контрольных мероприятий и вопросы к экзаменам кандидатского минимума .6
7. Образовательные технологии ...................................................................................................7
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины .................................7
8.1. Основная литература (год издания не должен быть более 5 лет):.................................7
8.2. Дополнительная литература ..............................................................................................8
8.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы .............................................................8
9. Материально-техническое обеспечение ..................................................................................9
2
Общие положения
1.
Настоящая Рабочая программа обязательной дисциплины по выбору аспиранта
1.1
Компьютерные технологии в прикладной механике жидкости и газа - модуль основной
образовательной программы послевузовского профессионального образования (ООП
ППО) разработана на основании законодательства Российской Федерации в системе
послевузовского профессионального образования, в том числе: Федерального закона РФ
от 22.08.1996 № 125-ФЗ «О высшем и послевузовском профессиональном образовании»,
Положения о
подготовке научно-педагогических и научных кадров в системе
послевузовского профессионального образования в Российской Федерации, утвержденного
приказом Министерства общего и профессионального образования РФ от 27.03.1998 №
814
(в
действующей
редакции);
составлена в
соответствии
с федеральными
государственными требованиями к разработке, на основании Приказа Минобрнауки
России №1365 от 16.03.2011г. «Об утверждении федеральных государственных
требований к структуре основной профессиональной образовательной программы
послевузовского профессионального образования (аспирантура)» и инструктивного
письма Минобрнауки России от 22.06.2011 г. № ИБ-733/12.
2.
Цели изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины «Компьютерные технологии в прикладной
механике жидкости и газа» является знакомство с многоцелевыми программными
комплексами,
предназначенным
для
решения
задач механики жидкости и газа,
теплопереноса, электромагнетизма, оптимизации, а также связанных задач механики
жидкости и газа и теплопереноса;
Задачи дисциплины заключаются в изучении:
1) актуализация теоретических знаний, полученных при изучении курсов «Механика
сплошных сред» и «Численное моделирование в волновой и газовой динамике»;
2) приобретение практических навыков работы с программными комплексами;
3) овладение навыками работы с современными системами автоматизированного
инженерного анализа;
3
3.
Результаты освоения дисциплины
Аспирант или соискатель должен:
- знать:
•
основные методы исследования задач механики жидкости и газа с помощью
современных пакетов;
- уметь:
• привести краткий анализ полученных результатов;
•
ориентироваться
совершенствовать,
в
современных
углублять
и
алгоритмах
развивать
компьютерной
математическую
теорию
математики,
и
физико-
математические модели, лежащие в их основе;
• самостоятельно работать со специальной математической литературой, посвященной
механике жидкости и газа;
- демонстрировать:
• способность к интенсивной научно-исследовательской и научно-изыскательской
деятельности;
• способность к самостоятельному решению проблем механики жидкости и газа;
4
4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Компьютерные технологии в
прикладной механике жидкости и газа
Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетных единиц 36 часов.
4.1.Объем дисциплины и количество учебных часов
Вид учебной работы
Аудиторные занятия
Лекции (минимальный объем теоретических знаний)
Семинар
Практические занятия
Другие виды учебной работы (авторский курс, учитывающий
результаты исследований научных школ Университета, в т.ч.
региональных)
Внеаудиторные занятия:
Самостоятельная работа аспиранта
ИТОГО
Вид итогового контроля
Кол-во зачетных
единиц*/уч.часов
1/36
1/36
1/36
2/76
Составляющая
экзамена
кандидатского
минимума
*) Одна зачётная единица соответствует 36 академическим часам продолжительностью 45
минут.
5. Содержание дисциплины
5.1
№
п/п
1
2
3
Содержание лекционных занятий
Содержание
Использование метода конечных элементов (МКЭ) в качестве
основного метода численного моделирования. Идеология МКЭ.
Основы метода конечного элемента. Использование метода конечного
элемента для решения задач механики сплошных сред. Критерии
механики
жидкости.
Тензор
напряжений.
Энергетический
инвариантный интеграл. Каротаж.
Методы расчета тензора напряжений. Упругая задача. Якобиан.
Тепловая задача. Использование метода конечного элемента для
решения задач механики сплошных сред.
Модель газа. Модель жидкости в акустическом приближении.
Уравнения состояния реальной жидкости.
Всего:
Кол-во
уч.часов
12
12
12
5
5.2
№
п/п
1
2
...
Практические занятия
Содержание
Кол-во
уч.часов
Всего:
5.3. Самостоятельная работа аспиранта
№
п/п
1
2
3
Виды самостоятельной работы
Использование метода конечных элементов (МКЭ) в качестве
основного метода численного моделирования. Идеология МКЭ.
Основы метода конечного элемента. Использование метода конечного
элемента для решения задач механики сплошных сред. Критерии
механики
жидкости.
Тензор
напряжений.
Энергетический
инвариантный интеграл. Каротаж.
Методы расчета тензора напряжений. Упругая задача. Якобиан.
Тепловая задача. Использование метода конечного элемента для
решения задач механики сплошных сред.
Модель газа. Модель жидкости в акустическом приближении.
Уравнения состояния реальной жидкости.
Кол-во
уч.часов
12
12
12
Всего:
6. Перечень контрольных мероприятий и вопросы к экзаменам кандидатского
минимума
Итоговая аттестация аспиранта включает сдачу кандидатских экзаменов и
представление диссертации в Диссертационный совет. Порядок проведения кандидатских
экзаменов включает в кандидатский экзамен по научной специальности дополнительные
разделы, обусловленные спецификой научной специальности. Билеты кандидатского
экзамена по специальной дисциплине в соответствии с темой диссертации на соискание
ученой степени кандидата наук должны охватывать разделы Специальной дисциплины
отрасли науки и научной специальности (ОД.А.) и Дисциплины научной специальности
по выбору аспиранта (ОДН.А.).
Перечень вопросов к экзаменам кандидатского минимума:
1.
2.
3.
4.
Дайте общие сведения о методе конечных элементов.
Как производится разбиение на конечные элементы?
В чем состоит задача интерполяции?
Особенности интерфейса COMSOL Multiphysics.
6
Каковы принципы создания модели в среде COMSOL Multiphysics?
Опишите метода построения расчетной области.
Каким образом задаются параметры задачи в COMSOL Multiphysics?
Начальные и граничные условия. Периодические граничные условия, задача
Неймана и задача Дирихле в COMSOL Multiphysics.
9. Опишите принципы разбиения расчетной области на конечные элементы в
в COMSOL Multiphysics.
10. Дайте
краткую
характеристику
методов
численного
моделирования
в COMSOL Multiphysics.
11. Что такое решатель и зачем он нужен?
12. Охарактеризуйте типы расчетов в COMSOL Multiphysics.
13. Ошибки в COMSOL Multiphysics при численном моделировании и как с ними
бороться.
14. Дайте краткую характеристику встроенным возможностям COMSOL Multiphysics
по анализу полученных результатов.
15. Опишите возможности связывающие COMSOL Multiphysics и Matlab.
16. Изложите пошаговую методику построения моделей математической физики
в COMSOL Multiphysics.
17. Изложите пошаговую методику построения моделей общей физики
в COMSOL Multiphysics.
18. Приведите пример тривиальной модели для COMSOL Multiphysics, которую нельзя
решить аналитически и объясните, почему это так.
5.
6.
7.
8.
7. Образовательные технологии
В процессе обучения применяются следующие образовательные технологии:
сопровождение с помощью презентаций и примеров работы с необходимым программным
обеспечением (ПО).
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Учебная, учебно-методическая и иные библиотечно - информационные ресурсы
обеспечивают учебный процесс и гарантирует возможность качественного освоения
аспирантом образовательной программы. Кафедра располагает библиотекой, включающей
научно-техническую литературу по механике сплошных сред, научные журналы и труды
конференций.
.
8.1. Основная литература (год издания не должен быть более 5 лет):
№
п/п
Наименование учебной
литературы
Автор, место издания,
издательство год
Количество
экземпляров
в библиотеке СГПА
им. Зайнаб
Биишевой
Число
обучающихся,
воспитанников,
одновременно
изучающих
дисциплину
7
1
1
2
3
4
2
3
Некоторые Вопросы
Забабахин В.И. М.Наука,
Газодинамики Взрыва
1997
Многосеточные методы. Станкова Е. Н., Затевахин
Введение в стандартные
М. А.
методы
Численные Методы
Патанкар С. В. 1984
Решения Задач
Теплообмена И Динамики
Жидкости
Вычислительные методы в
Флетчер К.
динамике жидкостей.Т1, 2
4
Электронный
скан
Электронный
скан
5
7
Электронный
скан
7
Электронный
скан
7
7
8.2. Дополнительная литература
№
п/п
1
Наименование учебной
литературы
Автор, место издания,
издательство год
Количество
экземпляров в
библио-теке
СГПА им.
Зайнаб
Биишевой
4
Электронный
скан
Число
обучающихся,
воспитанников,
одновременно
изучающих
дисциплину
5
7
Автор, место издания, Количество
издательство год
экземпляров
в библио-теке
СГПА им.
Зайнаб
Биишевой
3
4
Число
обучающихся,
воспитанников,
одновременно
изучающих
дисциплину
5
7
2
3
Numerical Methods for
Barth T.
Conservation Law on
Structured and
Unstructured Meshes
Физика Ударных Волн И Зельдович Я. Б., Райцер Электронный
Высокотемпературных
Ю. П.
скан
Гидродинамических
Явлений
8.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
№
п/п
Наименование учебной
литературы
1
2
http://rutracker.org/forum
/viewtopic.php?t=1241501
8
9. Материально-техническое обеспечение
Кафедра/научное подразделение располагает материально-технической базой,
соответствующей действующим санитарно-техническим нормам и обеспечивающей
проведение всех видов теоретической и практической подготовки, предусмотренных
учебным планом аспиранта, а также эффективное выполнение диссертационной работы.
N
п/п
1
1
Название дисциплины
Наименование оборудованных
учебных кабинетов, объектов для
проведения практических занятий
с перечнем основного
оборудования
3
2
Компьютерные
Научно-исследовательская
технологии в прикладной
лаборатория «Физико-химическая
механике жидкости и газа
механика гетерогенных систем»
Фактический адрес
учебных кабинетов и
объектов
4
453103, г.
Стерлитамак, пр.
Ленина 37, 316
9