Бакалавриат
2024/2025
Основы космической газовой динамики
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
3-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Измоденов Владислав Валерьевич
Язык:
русский
Кредиты:
3
Программа дисциплины
Аннотация
Целями освоения дисциплины являются: 1. формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных теоретических концепций в области механики жидкости газа и плазмы; 2. развитие умений, основанных на полученных теоретических знаниях, позволяющих на творческом уровне создавать и применять физические модели для решения исследования свойств механических объектов; 3. получение студентами навыков самостоятельной работы, предполагающей изучение специфических алгоритмов, инструментов и средств, необходимых для решения задач механики
Цель освоения дисциплины
- Курс включает в себя изложение основных понятий гидроаэромеханики и газовой динамики, вывод основных уравнений в интегральной и дифференциальной формах, получение уравнений Навье-Стокса, Эйлера, а также их анализ, включающий в себя получение первых интегралов и анализ возможностей упрощения этих уравнений. Курс включает в себя следующие разделы: гидростатику, гидродинамику идеальной несжимаемой жидкости, гидродинамику вязкой несжимаемой жидкости, основные положения теории гидродинамической турбулентности. Рассмотрены приложения механики жидкости, газа и плазмы к решению различных задач, встречающихся в различных природных и физических приложениях, и в частности, в астрофизике и космических исследованиях.
Планируемые результаты обучения
- Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
- Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
- Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
- Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию.
Содержание учебной дисциплины
- Физические свойства жидкостей, газов и плазмы
- Кинематика поля течения. Сохранение массы. Анализ относительного движения в окрестности точки. Распределение скоростей при заданных скорости расширения и завихренности. Особенности скорости расширения. Источники и стоки
- Уравнения движения в интегральной и дифференциальной формах. Выражение для тензора напряжений. Изменение внутренней энергии движущейся жидкости. Интеграл Бернулли и интеграл Коши-Лагранжа для течений невязких нетеплопроводных жидкостей и газов
- Равномерный поток вязкой несжимаемой жидкости. Динамическое подобие и число Рейнольдса. Поля течений в которых силы инерции пренебрежимо малы. Течение, вызываемое движением тела при малых числах Рейнольдса.
- Динамика завихренности. Теорема Кельвина о циркуляции и законы распространения завихренности для невязкой жидкости. Возникновение завихренности при движениях жидкости из состояния покоя
- Пограничные слои. Пограничный слой на плоской пластине. Отрыв пограничного слоя
- Теория безвихревого движения и ее приложения
- Вихревое течение эффективно невязкой жидкости
- Опыты Рейнольдса и проблема устойчивости течений. Математическая формулировка задач об устойчивости течений. Уравнение Орра-Зоммерфельда. Турбулентные течения. Уравнения Рейнольдса
Элементы контроля
- Домашнее заданиеЕженедельные письменные домашние работы;
- ЭкзаменУстный экзамен (в конце 2-го модуля), состоящий из тестирования по основным формулам курса и ответа по билету (ответ по билету происходит после успешного прохождения тестирования).
Промежуточная аттестация
- 2024/2025 2nd module0.25 * Домашнее задание + 0.25 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен
