П-Эглит-28-(год) (1268327)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. УКРУПНЕННОЕ НАЗВАНИЕ СПЕЦКУРСА. См. Рабочую программу дисциплины (модуля)

Название спецкурса: Математическое моделирование природных склоновых потоков

1. Преподаватель (преподаватели): Эглит М.Э., профессор, д.ф.-м.н.

2. Аннотация курса: Рассматриваются вопросы математического моделирования потоков, движущихся под действием силы тяжести вдоль наклонных поверхностей, а также по руслам и каналам и имеющих открытую поверхность. Особое внимание уделяется потокам со сложными реологическими свойствами движущегося материала. Такими потоками являются многие природные потоки на горных склонах и потоки, несущие взвешенные частицы, которые используются в горнодобывающей, химической, пищевой, бумажной промышленности, при бурении нефтяных скважин, при производстве полимеров. Излагаются основы математического моделирования природных потоков на горных склонах, таких как снежные лавины, каменные обвалы, водные потоки, сели, оползни. Математические модели для расчета дальности выброса и динамических параметров склоновых потоков необходимы для создания надежной защиты объектов и для прогноза экологического состояния горных склонов.

3. Тематическое содержание курса:

1. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки результатов обучения, характеризующих этапы формирования компетенций.

Вопросы к экзамену

1. Постановка задач гидродинамики о течениях различных сред по наклонным поверхностям и каналам под действием силы тяжести при наличии свободной поверхности. Уравнения движения. Динамические и кинематические условия на свободной поверхности. Условия прилипания или проскальзывания на дне. Учет возможности вовлечения окружающей среды потоком.

2. Определяющие (реологические) соотношения для сред различной физической природы. Эксперименты по определению реологических свойств. Ламинарное установившееся сдвиговое течение, зависимость сдвигового напряжения от скорости сдвига. Ньютоновская (линейно-вязкая) жидкость. Зависимости сдвигового напряжения от скорости сдвига при ламинарном сдвиговом течении неньютоновских жидкостей. Различные типы неньютоновских жидкостей; жидкости с пределом текучести. Понятие эффективного коэффициента вязкости.

3. Понятие о турбулентности. Осреднение пульсирующих величин. Свойства операции осреднения. Уравнения Рейнольдса. Физический смысл турбулентных напряжений. Число Рейнольдса, физический смысл. Понятие числа Рейнольдса для неньютоновских жидкостей. Проблема осреднения реологических соотношений для неньютоновских жидкостей.

4. Полуэмпирические теории турбулентности.

5. Примеры замкнутых систем уравнений и постановок задач о турбулентных открытых потоках.

6. Задача о ламинарном установившемся течении слоя вязкой жидкости по наклонной плоскости под действием силы тяжести. Стационарный профиль скорости. Выражение для напряжения трения на дне через среднюю по сечению скорость и глубину потока. Коэффициент трения. Формула, связывающая коэффициент трения и число Рейнольдса.

7. Задачи о ламинарном установившемся течении слоя неньютоновской степенной и бингамовской жидкостей по наклонной плоскости под действием силы тяжести. Связи между величиной трения на дне, средней по сечению скоростью и глубиной потока. Формулы для коэффициента трения. Различные возможные определения числа Рейнольдса для неньютоновских жидкостей. Другие безразмерные параметры, характеризующие свойства среды и потока.

8. Гидравлическое описание открытых потоков. Понятия линейного и временнớго масштабов процесса. Вывод уравнений, осредненных по глубине потока, в предположениях, что типичная глубина потока много меньше продольного линейного масштаба. Теория мелкой воды. Уравнения гидравлики открытых потоков. Уравнения Сен-Венана и Буссинеска.

9. Способы учета трения в осредненных по глубине уравнениях для потоков различной физической природы: для ламинарных и турбулентных потоков однородной жидкости; для потоков, транспортирующих твердую фазу; для потоков глинистых растворов и других вязко-пластических сред; для потоков сыпучих сред.

10. Уравнения гидравлики для открытых потоков в руслах и каналах.

11. Классификация природных склоновых потоков по характеру движения, реологическим свойствам движущейся среды и другим свойствам. Наблюдения и измерения динамических параметров склоновых потоков.

12. Соотношения, описывающие реологические свойства движущихся сред в потоках различной физической природы. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкопластические среды. Предел текучести.

13. Постановка задач о течениях со свободной поверхностью под действием силы тяжести. Системы уравнений. Динамические и кинематические условия на свободной поверхности. Условия на дне с учетом захвата и вовлечения потоком донного материала.

14. Задачи о ламинарных установившихся течениях ньютоновских и неньютоновских жидкостей по наклонной плоскости под действием силы тяжести. Профили скорости, связи напряжения трения на дне с глубиной потока и средней по сечению скоростью. Числа Рейнольдса, Фруда. Другие безразмерные комбинации параметров среды и потока.

15. Понятие о турбулентности. Уравнения Рейнольдса. Физический смысл турбулентных напряжений. Полуэмпирические теории турбулентности открытых потоков.

16. Гидравлические модели склоновых потоков. Вывод уравнений, осредненных по глубине потока, в предположениях теории «мелкой воды» — теории длинных волн. Способы учета трения для ламинарных и турбулентных потоков различной физической природы: для однородной жидкости; для потоков, транспортирующих твердую фазу; для потоков глинистых растворов и других вязко-пластических сред; для потоков сыпучих сред.

17. Постановки задач при наличии узких (по сравнению с основным масштабом явления) областей резкого изменения глубины и скорости. Условия на гидравлических прыжках.

18. Моделирование захвата материала склона при гидравлическом описании потока

19. Уравнения крупномасштабного приближения (теория кинематических волн). Условия на разрывах в кинематической теории. Задача о структуре кинематического разрыва.

20. Модель снежной лавины как турбулентного потока двухкомпонентной сплошной среды. Движение лавины по длинному однородному склону. Асимптотическое аналитическое решение.

1. Перечень дополнительной учебной литературы

• Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1, 2

• Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен. М., Мир. 1964

• Кутепов А.М., Полянин А.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамика. М., Квантум.1996

• Эглит М.Э. Неустановившиеся движения в руслах и на склонах. М., МГУ, 1986.

• Стокер Дж.Дж. Волны на воде. М.: Мир, 1977.

• Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир, 1977.

• Eglit, M.E. 1983. Some mathematical models of snow avalanches. In Shahinpoor, M., ed. Advances in the Mechanics and the Flow of Granular Materials. Vol.2. Gulf Publishing Company. Houston, Texas, 577-588.

• Eglit, M.E. and Demidov, K.S. Mathematical modeling of snow entrainment in avalanche motion. Cold Regions Science and Technology, 2005, 43 (1-2), 10-23.

• M.E. Eglit, A.E. Yakubenko. Numerical modeling of slope flows entraining bottom material. Cold Regions Science and Technology. 2014. V.108, 139–148.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы