Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие
Введение
Раздел   1.  Общая характеристика учебных версий ППП Flow Vision и Gas Dynamics Tool
Глава 1. ППП Flow Vision
§ 1. Физико-математические модели
§ 2. Граничные и начальные условия
§ 3. Особенности численных расчетов
Глава2. ППП Gas Dynamics Tool
§ 1. Физико-математические модели
§ 2. Граничные и начальные условия
§ 3. Особенности численных расчетов
Раздел 2. Решение учебных задач с использованием пакета Flow Vision
Глава 1. Состав и назначение основных моделей пакета
§ 1. Препроцессор
§ 2. Солвер
§ 3. Постпроцессор
Глава 2. Алгоритм моделирования в пакете Flow Vision
§ 1, Геометрический препроцессор (Solid Works)
§ 2. Физико-математическая постановка задачи
§ 3. Подготовка к численному моделированию
§ 4. Моделирование с помощью солвера
§ 5. Подготовка к визуализации результатов
§ 6. Визуализация скалярных полей
§ 7. Визуализация отдельных числовых значений
§ 8. Визуализация векторного поля скорости
§ 9. Представление результатов и подготовка отчета
Глава 3. Течение вязкой жидкости в прямом плоском канале
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Задание
§ 4. Представление и анализ результатов
Глава  4.   Обтекание   круглого   цилиндра   вязкой   несжимаемой жидкостью
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Задание
§ 4. Представление результатов
Глава 5. Течение жидкости в канале переменного сечения
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Задание
§ 4. Представление результатов
Глава 6. Обтекание эллиптического цилиндра и плоской пластины идеальной несжимаемой жидкостью
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Задание
§ 4. Представление результатов
Глава 7. Удар воздуха о торец пластины
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Задание
Раздел   3.   Решение учебных задач    с использованием пакета Gas Dynamics Tool
Глава 1. Алгоритм моделирования в Gas Dynamics Tool
§ 1. Выбор параметров пакета
§ 2. Визуализация с помощью постпроцессора
§ 3. Проведение расчетов и представление результатов
Глава 2. Ударная волна
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Особенности выполнения задания
Глава 3. Истечение из сопла
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Задание и особенности его выполнения
§ 4. Представление результатов
Глава 4. Сверхзвуковой диффузор
§ 1. Потери полного давления в ударной волне
§ 2. Постановка задачи
§ 3. Моделирование диффузора
§ 4. Представление результатов
Глава 5. Удар воздуха о торец пластины
§ 1. Моделирование в Gas Dynamics Tool
§ 2. Представление результатов
Глава 6. Течения с подводом тепла и детонация (GDT)
§ 1. Основные соотношения
§ 2. Оценки параметров и диаграммное представление
§ 3. Постановка задачи
§ 4. Представление результатов
Заключение
Приложение
Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемый Вашему вниманию подход к овладению неко­торыми разделами курса механики жидкости и газа с использова­нием прикладных программных пакетов дополняет существующую систему образования. 

 
Использование прикладных программных пакетов (ППП) в курсах механики жидкости и газа (МЖГ) рассматривается как часть общей концепции применения компьютерных технологий в образовательном процессе. Изложение представляется замкнутым, однако его уровень рассчитан на читателя, который уже знаком с элементарными вопросами МЖГ. 

 
Предлагаемые учебные версии ППП Flow Vision и Gas Dy­namics Tool в совокупности удовлетворяют основным требовани­ям, которые необходимы для эффективного использования компь­ютерного моделирования в курсах МЖГ. Вместе они покрывают основные разделы МЖГ, имеют удобные пользовательские интер­фейсы и ряд преимуществ, которые дополняют друг друга. 

 
Разработка проводится в соответствии с планом Головного Совета Министерства образования и науки РФ по Межвузовской комплексной программе «Наукоемкие технологии образования» (МКП НТО), председатель Совета проф.М.М.Благовещенская. 

 
Авторы благодарят за помощь при выполнении работы А.А.Аксенова, С.А.Бобкова, В.А.Волкова, Г.В.Ганина, А.В.Зибарова, В.И.Кондаурова, С.С.Негодяева, М.В.Рыжакова, С.В.Утюжникова.


ВВЕДЕНИЕ

Обязательным условием реализации образовательных про­грамм подготовки специалистов высшей квалификации, ориенти­рованных на будущую работу в сфере современной науки и науко­емких технологий, связанных с механикой жидкости и газа (МЖГ), является необходимость сочетания общетеоретических курсов по всем основным разделам МЖГ с практическим освоением обу­чающимся явлений и процессов, с которыми приходится встре­чаться в различных научных и прикладных задачах. Наиболее аде­кватным инструментом решения такой задачи является полномас­штабный лабораторный эксперимент. 

 
Однако при организации массового учебного процесса ши­рокое использование экспериментальных методов и средств со­пряжено с принципиальными ограничениями, связанными в пер­вую очередь со сложностью, уникальностью и высокой стоимо­стью современных установок и собственно эксперимента по вос­произведению гидро- и аэродинамических процессов во всем их разнообразии. 

 
Возможной альтернативой, предлагаемой в настоящем посо­бии, является образовательная технология, основанная на возмож­ности проведения вычислительного эксперимента с использовани­ем наукоемких пакетов прикладных программ. Сочетание в обос­нованных границах широких возможностей адекватного количест­венного описания и визуального воспроизведения разнообразных гидро- и аэродинамических процессов позволяет обучающемуся в максимально наглядном виде и условиях, приближенных к лабора­торному эксперименту, познакомиться с изучаемым явлением (процессом) и провести сопоставление с соответствующими теоре­тическими положениями. 

 
В качестве исходных программных продуктов используются лицензионные отечественные учебные версии пакетов прикладных программ (ППП) Flow Vision [1] и Gas Dynamics Tool [2]. Эти па­кеты в течение последних 10 лет разрабатывались коллективами специалистов (в основном выпускниками МФТИ) в области меха­ники сплошной среды и в настоящее время получили официальное признание на рынке ППП. Учебные версии отличаются от профес­сиональных версий существенно меньшей ценой, они имеют количественные ограничения, не позволяющие их применять в коммер­ческих целях. Но при этом большая часть функциональных воз­можностей учебных и профессиональных пакетов практически одинакова. 

 
Настоящее пособие подготовлено по результатам отработки предлагаемой образовательной технологии в учебном процессе при изучении различных разделов МЖГ на II и III курсах подготовки бакалавров по направлению 511600 «Прикладные математика и физика» в МФТИ. 

 
Развитие прикладной математики и компьютерных техноло­гий открывают новые возможности по моделированию реальных физических процессов, теоретическое описание которых в силу их сложности практически невозможно. Кроме того, использование ППП при моделировании сложных явлений и процессов, в том числе с привлечением анимационных и других мультимедийных средств, позволяет в наглядном виде познакомиться со многими деталями явления (процесса), которые не могут быть воспроизве­дены другими способами. Однако при этом сохраняется опреде­ляющая роль теории и лабораторного или натурного эксперимен­тов, т.к., в конечном счете, только они могут служить мерилом правильности численного моделирования. 

 
Авторы пособия выражают надежду, что предлагаемая обра­зовательная технология станет существенным дополнительным инструментарием к традиционным методам и средствам (лекции, семинарские и практические занятия) изучения сложных дисцип­лин, к которым относится МЖГ. 

 
Содержание пособия построено таким образом, что при вы­полнении конкретного задания в первую очередь необходимо вни­мательно изучить теоретическую часть, которая содержится в каж­дой главе при описании задач, или воспользоваться литературой. Затем задать граничные и начальные условия и далее проводить расчеты с возможностью визуализации изучаемого процесса. В каждом задании есть рекомендации относительно выбора как ма­тематической модели, так и граничных условий. 

 
Если Вы решаете задачу впервые, лучше следовать указани­ям в задании, а когда появится опыт работы, можете творчески подходить к заданию, выбирать другие граничные условия, прово­дить сравнения и делать соответствующие выводы. 

 
Главная учебная цель работы состоит в том, чтобы при по­мощи ППП FV и GDT рассчитать значения искомых величин, сравнить их с теорией, объяснить различия, воспроизвести карти­ны течений для визуального анализа и дать объяснения наблюдае­мым эффектам. Недостаточно просто заполнить таблицы, необхо­димо оформить небольшой научный отчет с соответствующими комментариями к каждому результату. 

 
Разработанная технология — инструмент для изучения сложных гидро- и газодинамических явлений. В используемых в пособии пакетах прикладных программ реализуется широкий спектр компьютерной визуализации: от трехмерных графических изображений до мультимедийных представлений. Освоив техноло­гию решения задач в пределах соответствующего раздела, Вы на­верняка сможете самостоятельно моделировать различные процес­сы и получать интересные результаты в задаче, над которой работаете.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика