Опис кредитного модуля (дисципліни) „Математичні методи та моделі”



Скачати 148.81 Kb.
Дата конвертації01.05.2017
Розмір148.81 Kb.
Опис кредитного модуля (дисципліни)

„Математичні методи та моделі” НФ-05/3 .

(код та назва кредитного модуля, дисципліни)

Статус кредитного модуля обов'язковий .

(обов'язковий або за вільним вибором студентів)

Лектор Лебедь Наталія Леонідівна, асистент .

(прізвище, ім'я та по-батькові, посада)

Іститут/факультет Теплоенергетичний .

(назва)


Кафедра Атомних електричних станцій та інженерної теплофізики .

(назва)


І. Загальні відомості.

Курс „Математичні методи та моделі” належить до циклу дисциплін напряму підготовки 6.050604 “Енергомашинобудування”і відноситься до фундаментальних дисциплін.

Метою дисципліни є набуття студентами уявлення, знаннь та навичек системного підходу до моделювання теплофізичних процесів як складової частини комплексу взаємопов’язаних механічних, аеро-гідро-газодинамічних, фізико-хімічних та інших процесів, конструктивних і технологічних факторів, що забезпечують сумісний процес певного технічного устрою.

Вивчення курсу ґрунтується на використанні знань, отриманих при вивчені курсів:



    • циклу загально-освітних дисциплін („Загальна фізика”, „Вища математика”, „Інформаційні технології”);

    • циклу інженеро-технічних дисциплін („Теоретична механіка”, „Гідрогазодинаміка”)

Набуті знання мають стати запорукою подальшого успішного засвоєння студентами профілюючих дисціплин.

Розподіл навчальних годин кредитного модуля за видами навчальних занять здійснюється відповідно до навчальних планів денной форми навчання відповідно до робочих планів для напряму підготовки 6.050604 “Енергомашинобудування”, спеціальності 6.090505 „Котли та реактори”.



ІІ. Розподіл навчального часу

Семестр/ код кредитного модуля

Всього (кред./ год.)

Розподіл годин за видами занять

(всього год./год. у тижні)





Кількість МКР

Вид індивідуального завдання

Семестрова атестація

Лекції

Практичні/ семінарські

Лабораторні / комп'ютерний практикум

СРС

Всього

У тому числі на виконання РГР

3/ НФ-05/3

90

18

18

-

54

-

1

-

залік

ІІІ. Мета і завдання модуля (дисципліни)

Метою дисципліни є підготовка студентів до виконання дипломних проектів та робіт, а також проведення обчислювальних експеріментів та розрахунків у настіпній інженерній діяльності з використанням сучасної обчислювальної техніки.

При вивчені дисципліни студенти отримують знання по складанню математичних моделей теплофізичних процесів, складанню розрахункових (кінцево-різницевих) схем розв’язку вищезазаначених моделей. При вивчені данного курсу студенти отримують уміння використання сучасних комп’ютерних технологій для розв’язку вибраним чисельним методом розрахункової схеми.

Студенти мають набути навички складання та розрахунку математичних моделей різних процесів.

З метою успішного практичного засвоєння дисципліни передбачається виконання студентами індивідуальних завдань по темам практичних занять.

Вивчення курсу ґрунтується на використанні знань, отриманих при вивчені курсів „Загальна фізика”, „Вища математика”, „Тепломасообмін”, „Хімія”, „Теоретична механіка”, „Термодинаміка” та інших загальнотехнічних дисциплін.



З метою успішного практичного засвоєння дисципліни передбачається виконання студентами циклу індивідуальних завдань по темам практичних занять.
ІV. Зміст дисципліни (кредитного модуля)

ЛЕКЦІЇ Вступ


Характеристика дисципліни та класифікація математичних моделей.

Лекція 1. Предмет і мета дисципліни. Місце дисципліни у підготовці інженерів. Сучасні методи дослідження. Обчислювальний експеримент – метод числового аналізу складних фізичних процесів. Моделювання та математичні моделі. Класифікаціяматематичних моделей.

РОЗДІЛ 1. Моделювання температурних режимів вузлів та деталей технічних пристроїв

Тема 1.1. Теплова схема технічного пристрою у зосередженних параметрах та теплові баланси її елементів

Лекція 2. Технічний пристрой (ТП) як система взаємо-пов ’язаних тіл та потоків середовищ, що знаходяться у теплообміні. Сутність моделювання ТП у зосереджених параметрах. Теплова схема ТП. Теплові баланси твердих тіл та потоків середовищ за тепловою схемою. Визначення теплових провідностей між тілами та між тілами і середовищами у загальному вигляді.

СРС: Визначення теплових провідностей між тілами та між тілами і середовищами у загальному вигляді.

Лекція 3. Розрахунок часткових провідностей між твердими тілами різної форми, тілами і середовищами. Урахування в теплових провідностях контактного термічного опору. Сутність контактного термічного опору та параметри від яких він залежить.

СРС: Вибір місця знаходження точки зосередження параметрів тіла теплової схеми.
Тема 1.2 Математична модель температурного режиму теплової схеми технічного пристрою.

Лекція 4. Визначення теплових потоків між тілами та між тілами і проточними середовищами через теплові провідності та середні температури тіл. Визначення теплових потоків, які ідуть на зміну внутрішньої енергії тіл (акумульоване тепло) та ентальпій проточних середовищ.

СРС: Вираз середньої температури проточного середовища з використанням коеффіцієнту температурної нерівномірності

Лекція 5. . Визначення температурної нерівномірності коеффіцієнту в залежності від граничних умов теплообміну з потоком середовища.

СРС: Вираз середньої температури проточного середовища з використанням коеффіцієнту температурної нерівномірності
Тема 1.3 Розрахункова кінцево-різницева схема математичної моделі температурного режиму теплової схеми технічного пристрою.

Лекція 6. Математична модель (ММ) температурного режиму теплової схеми ТП як система диференційних рівнянь 1-го порядку. Апроксімація похідних із ММ теплової схеми ТП.

СРС: Порядок апроксимації.

Лекція 7. Складання розрахункової кінцево-різницевої схеми (РКС) ММ температурного режиму теплової схеми як системи алгебраічних рівнянь

СРС: Вираз РКС теплової схеми ТП у загальному вигляді

РОЗДІЛ 2 Числові методи розв ’язку математичної моделі температурного режиму теплової схеми технічного пристрою.

Тема 2.1 Числовий метод розв ’язку математичної моделі температурного режиму теплової схеми технічного пристрою за схемою Ейлера

Лекція 8. Виведення формул числового розв’язку РКР за явною та неявною схемами Ейлера. Визначення похідних середніх температур елементів теплової схеми за часом із балансних ДР для твердих тіл і поточних середовищ. Хід чисельного розв ’язку РКС за явною схемою Ейлера. Стійкість розв ’язку явної схеми. Числовий розв ’язок РКС за неявною схемою Ейлера. Приведення РКС до канонічного виду і матричного рівняння. Розв’язок РКС у матричній формі за методом виключення Гауса.

СРС: Стійкість розв ’язків РКС за неявною схемою Ейлера. Визначення похибки чисельного розв ’язку РКС за методом Ейлера. Аналіз похибок розв ’язку РКС за схемами Ейлера

Тема 2.2 Числовий метод розв ’язку математичної моделі температурного режиму теплової схеми технічного пристрою за схемою Рунге-Кутта

Лекція 9. Сутність схем розв ’язку РКС за схемою Рунге-Кутта. Числові розв ’язки РКС за 2-х етапною та 4-хетапною схемами Рунге-Кутта.

СРС: Співвідношення похибок схем Ейлера і Рунге–Кутта.

ПРАКТИЧНІ


Основна мета практичних занятть: закріплення і більш глибоке засвоєння навчального теоретичного матеріалу, викладеного у лекціях, та придбання студентами умінь та навичок у складанні і рішенні ММ і РКС ТП з використанням сучасних комп ’ютерних технологій.

П-1

Усвідомлення фізичної постановки заданої задачі. Складання теплової схеми задачі.

П-2

Складання на базі теплової схеми ММ.

П-3

Побудова РКС ММ.

П-4

Контрольна робота

П-5

Опис числового методу розв ’язку РКС.

П- 6

Виконання числового методу розв ’язку РКС з використанням програмного середовища MathCAD.

П-7

Контрольна робота

П-8

Складання звіту.

П-8-9

Залік

V. Методи навчаня та інформаційно-методичне забезпечення. Мова. Характеристика індивідуальних занять.

Індивідуальні заняття


Основна ціль індивідуальних завдань: закріплення навчального теоретичного матеріалу, викладеного у лекціях та на практичних заняттях, та придбання студентами умінь та навичок у складанні і рішенні ММ і РКС ТП.

КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ


На протязі 3-го семестру проводиться одна модульна контрольна робота по матеріалах наступних розділів: розділу 1 « Моделювання температурних режимів вузлів та деталей технічних пристроїв »; розділу 2 “ Числові методи розв ’язку математичної моделі температурного режиму теплової схеми технічного пристрою ”

Навчально-методичні матеріали

Основна література :

  1. Н.М.Беляев, А.А.Рядно Методы теории теплопроводности, ч.2. - М.: Высшая школа, 1982 – 304с.

  2. Л.Г.Блох, Л.Н.Рыжков, Ю.А.Журавлёв Теплообмен излучением (справочник). - М.: Энергоатомиздат, 1991 – 432с.

  3. И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. – М. Наука, 1980 – 975с.

  4. Г.Н.Дульнев, В.Г.Парфенов, А.В.Сигалов Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. - М.: Высшая школа., 1990 – 206с.

  5. Г.Н.Дульнев, А.В.Сигалов Поэтапное моделирование сложных систем. – ИФЖ, т. XLV, №4, 1983 – С.651-656

  6. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел Л.С. Теплопередача . М:, Энергия. 1981 – 488 с.

  7. А.А.Самарский, А.В.Гулин Численные методы. - М.: Наука, 1989 – 432с.

  8. Л.А.Каздоба Высислительная теплофизика. - К.: Наукова думка, 1992 – 224с.

  9. Б.П.Демидович, И.А.Марон Основы вычислительной математики. - М.: Наука, 1966 – 664с.

  10. Б.П.Демидович, И.А.Марон, Э.З.Шувалова Численные методы анализа. - М.: Наука, 1967 – 368с.

  11. А.В.Лыков Теория теплопроводности. - М.: Высшая школа., 1976 – 512с.

  12. Методичні вказівки до виконання рабораторної обчислювальної роботи з дисципліни „Моделювання теплофізичних процесів на ЕОМ, ч.ІІ/ Укладачі:В.К.Щербаков, Т.А.Дунаєва. - К.: НТУУ”КПІ”, 1995 – 48с.

  13. В.Е.Краскевич, К.Х.Зеленский, В.И.Гречко Численные методы в инженерных исследованиях. - К., Вища школа, 1986 – 263с.

  14. А.М.Столярова, Е.С.Столярова Excel 2000. – М.: ДМК Пресс, 2002 – 336с

  15. А.П.Солодов, В.Ф. Очков MathCAD/Дифференциальные модели. – М.: Издательство МЭИ, 2002 – 239с.
Додаткова література:

  1. А.И.Плис, Н.А. Сливина MathCAD 2000. – М.: Финансы и статистика, 2000. – 656с.

  2. А.Н.Васильев Научные вычисления в Microsoft Excel. – М.: Диалектика, 2004 – 512с.

  3. В.Дьяконов MathCAD 8/2000: специальный справочник. – СПб:Питер, 2001. – 592с.


VІ. Методика оцінювання. Організація.

ПОЛОЖЕННЯ



ПРО РЕЙТИНГОВУ СИСТЕМУ ОЦІНКИ УСПІШНОСТІ

СТУДЕНТІВ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ

З КРЕДИТНОГО МОДУЛЯ

Математичні методи та моделі” НФ-05/3



Розподіл навчального часу за видами занять і завдань з дисципліни згідно з робочим навчальним планом:


Семестр/ код кредитного модуля

Всього годин

Розподіл годин за видами занять


Кількість МКР

Вид індивідуального завдання

Семестрова атестація

Лекції

Практичні заняття

Лабораторні роботи

СРС

Всього

У тому числі на виконання індивидуального завдання

3/ НФ-05/3

72

18

18

-

36

-

-

-

залік










кількість

бали

сума балів

Практичні заняття

9

робота на занятті

3

 

виконання д.з.

3

 

захист(8)+ звіт(5)

13

55

КР

2

перша

10

 

друга

10

20

Конспект лекцій

(лекции) +(с.р)

10

Сума вагових балів контрольних заходів

85

Залік

 

 

15

100



















Заохочувальні і штрафні бали:
















бали

1. Несвоєчасне виконання домашнього завдання

-3

2. Відсутність на лекції або на практичних заняттях без поважних причин

-1

3. Відповідь на заняттях

3





































Критерії оцінювання:

Відповіді на заняттях










а) повністю правильно надана відповідь оцінюється в 3 бали;







б) частково правильно надана відповідь оцінюється в 1-2 бал;







в) неправильно надана відповідь оцінюється в 0 балів.







Робота на заняттях













а) повністю виконана робота оцінюється в 3 бали;










б) достатня оцінюється в 1-2 бали;







б) неналежна оцінюється в 0 балів

























Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:






















RC = 85 балів.



















Залікова складова шкали:

RE = 15 балів

























Рейтинг RD студента складається з рейтингу, одержаного протягом семестру з урахуванням заохочувальних і штрафних балів RC, і рейтингу його залікової






















RD = RC + RE




RD = 100 балів






















RD = RC + RE

Оцінка ECTS

Визначення оцінки ECTS

Традиційна оцінка







95 ≤ RD ≤ 100

A - відмінно

відмінно

зараховано







85 ≤ RD ≤ 94

B – дуже добре

добре







75≤ RD ≤ 84

C - добре







66 ≤ RD ≤ 74

D - задовільно

задовільно







61 ≤ RD ≤ 65

E - достатньо







35 ≤ RD ≤ 60

FX - незадовільно

незадовільно

не зараховано







RC ≤ 34

F – незадовільно (потрібна додаткова робота)

не допущено









База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка