Опис програми кредитного модуля математичні методи моделювання систем з розподіленими параметрами” нф-03



Скачати 113.13 Kb.
Дата конвертації05.03.2017
Розмір113.13 Kb.


Опис програми кредитного модуля

МАТЕМАТИЧНІ МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ

З РОЗПОДІЛЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ” НФ-03

(код та назва кредитного модуля, дисципліни)

Статус кредитного модуля обов’язкова _



(обов'язкова або за вільним вибором студентів)

Лектор Лук`яненко Святослав Олексійович, д.т.н., професор, зав.кафедри _



(прізвище, ім’я та по батькові, посада)

Інститут/факультет Теплоенергетичний факультет _



(назва)

Кафедра Автоматизації проектування енергетичних процесів та систем _



(назва)
І. Загальні відомості

Дисципліна “Математичні методи моделювання систем з розподіленими параметрами” відноситься до циклу математичної та природничо-наукової підготовки.

Дисципліна “Математичні методи моделювання систем з розподіленими параметрами” орієнтована на ознайомлення та вивчення студентами iнженерно-технiчних спеціальностей вищих навчальних закладів курсу механіки суцільних середовищ, математичного моделювання процесів перенесення в суцільних середовищах, і спрямована на ознайомлення студентами передусім із основними ідеями i положеннями механіки суцільних середовищ, на ознайомлення з новими науковими розробками i ідеями в механіці суцільних середовищ, адвекції рідини гідродинамічними течіями, з перспективами i тенденціями розв’язку екологічних проблем, пов'язаних із забрудненням водних середовищ, атмосфери в результаті господарської діяльності людини і екологічних катастроф.

У структурно-логічній схемі навчання зазначена дисципліна розміщена на другому курсі магістратури (3-й семестр магістратури) і базується на знаннях студентів, отриманих при вивченні інженерно-технічних, спеціальних та економічних дисциплін.

Матеріал даної дисципліни може бути використаний при виконані курсової та дипломної робіт.

Передбачений обсяг дисципліни - 5 кредитів ECTS.



ІІ. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ
Розподіл навчальних годин по семестрах і видах навчальних занять виконується відповідно до робочих навчальних планів:

Семестр

Разом

Розподіл за видами занять


Семестр.

атестац.


Лекц.

Практ.

Семін.

Лабор.

Мод.кр

(к-сть)


СРС

11/НФ-03

180

54

-

-

18

-

108

Іспит



ІІІ. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ





Назва змістовного модуля ОПП:

Шифр змістовного модуля:

Розробка математичних моделей операційних задач.

ПФ.Е.03.ПР.Р.01.01

Оцінка точності і адекватності математичних моделей

ПФ.Е.03.ПР.Р.02.01

Методи визначення складності та ефективності алгоритмів.

ПФ.Е.07.ПР.Р.01.01

Методи оцінювання якості та ефективності програмного продукту

ПФ.Е.08.ПР.Р.01.01

Задачі прогнозування.

ПФ.Е.10.ПР.Р.05.01

Тестування програмних продуктів.

ПФ.Д.08.ПП.Р.01.01

Метою дисципліни “Математичні методи моделювання систем з розподіленими параметрами” є формування у студентів професійних навиків проведення математичного моделювання процесів переносу скалярних полів в системах з розподіленими параметрами, проведенні якісної і кількісної оцінки наслідків екологічних катастроф в атмосфері і океані.


Після вивчення кредитного модуля студент повинен знати:

- основні фізичні закони механіки суцільних середовищ;

- сучасні моделі, концепції та методи оцінювання процесів переносу скалярних полів в аеро- і гідродинамічних системах;

- розробки програмного забезпечення для прогнозу та оцінки наслідків екологічних катастроф;

У результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти:

- застосовувати одержані знання при розв’язку конкретних технічних задач;

- ставити коректну математичну гідродинамічну задачу і застосувати коректні чисельні методи розв’язку задач математичної фізики;

- проводити математичне моделювання процесів переносу скалярних полів в системах з розподіленими параметрами;

- проводити якісну і кількісну оцінки наслідків техногенних аварій і розробляти заходи мінімізації наслідків екологічних катастроф.
IV. Зміст кредитного модуля

Розділ 1. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ПОЛЯ


Тема 1.1. Диференціальні оператори теорії поля.

Тема 1.2. Диференціювання та інтегрування скалярних і векторних функцій.


РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ АЕРО- І ГІДРОМЕХАНІКИ

Тема 2.1. Рівняння руху суцільного середовища.

Тема 2.2. Двовимірний рух нестисливої рідини.

Тема 2.3. Аналітичні розв’язки двомірних задач гідродинаміки.



РОЗДІЛ 3. ТЕОРІЯ ВИХРОВОГО РУХУ РІДИНИ

Тема 3.1. Теореми Гельмгольца і Кельвіна. Плоскі вихрові структури.

Тема 3.2. Взаємодія системи точкових вихорів в безмежному середовищі.

Тема 3.3. Взаємодія системи точкових вихорів у внутрішніх течіях.

Тема 3.4. Взаємодія системи точкових вихорів в зовнішніх течіях.

РОЗДІЛ 4. ОСНОВИ ХАОТИЧНОЇ ДИНАМІКИ

Тема 4.1. Основні положення хаотичної динаміки.

Тема 4.2. Методи і критерії ідентифікації хаотичного руху.

РОЗДІЛ 5. АДВЕКЦІЯ РІДИНИ ВИХРОВИМИ ТЕЧІЯМИ

Тема 5.1. Основні положення хаотичної адвекції.

Тема 5.2. Адвекція рідини в безмежному середовищі.

Тема 5.3. Адвекція рідини у внутрішніх течіях.

Тема 5.4. Адвекція виділеної рідини на морській поверхні.



Приблизний перелік лабораторних робіт


Головною метою виконання лабораторних робіт є поглиблення теоретичних знань щодо сучасних методів моделювання процесів тепло- і масопереносу в полі швидкості великомасштабних вихрових структур.

Лабораторна робота № 1 – “Топологічне представлення розв’язку двомірного нелінійного рівняння”.

Лабораторна робота № 2 – “Динаміка великомасштабних вихрових структур в областях з різною геометрією обмежуючих поверхонь”.

Лабораторна робота № 3 – “Адвекція виділеної рідини в полі швидкості великомасш-табних вихрових структур”.



V. Методи навчання та інформаційно-методичне забезпечення

Вивчення дисципліни передбачає велику інтенсивність самостійної роботи. Перевірка результатів виконання має за головну мету продовження процесу вивчення матеріалу з поясненням труднощів, що виникають в ході СРС.


Основна література:

[1] Биркгоф Г. Гидродинамика / М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. - 244с.

[2] Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / М.: Наука, 1980. – 976с.

[3] Виля Г. Теория вихрей / М.-Л.: Гостехиздат, 1936. - 266с.

[4] Гуржий А.А., Черний Д.И. Адаптированный метод дискретных особенностей к задаче адвекции пассивной примеси морскими течениями / Прикладная гидромеханика. - 2009. - Т.11, N.2. - С.30-39.

[5] Кошель К.В., Пранц С.В. Хаотическая адвекция в океане / М. Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика”, Институт компьютерных исследований, 2008. – 360с.

[6] Ламб Г. Гидродинамика / М.-Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1947. - 929с.

[7] Мелешко В.В., Константинов М.Ю. Динамика вихревых структур / К.: Наукова думка, 1993. - 280c.

[8] Мун Ф. Хаотические колебания / М.: Мир, 1990. - 312с.

[9] Пуанкаре А. Теория вихрей / Ижевск: НИЦ ``Регулярная и хаотическая динамика'', 2000. - 160с.

[10] Ottino J.M. The Kinematics of Mixing: Stretching, Chaos and Transport / Cambridge: Cambridge University Press, 1989. - 364p.
Додаткова література:

[1] Алексеенко С.В., Куйбин П.А., Окулов В.Л. Введение в теорию концентрированных вихрей / Новосибирск: Институт теплофизики Со РАН, 2003. – 504с.

[2] Биркгоф Дж.Д. Динамические системы / Ижевск: Издательский дом ``Удмуртский университет'', 1999. - 408с.

[3] Болсинов А.В., Фоменко А.Т. Интегрируемые гамильтоновы системы. Т.1. Геометрия. Топология. Классификация / Ижевск: Издательский дом ``Удмуртский университет'', 1992. - 444с.

[4] Бровченко И.А., Мадерич В.С. Численный лагранжевый метод моделирования распространения поверхностных пятен нефти / Прикладная гидромеханика. - 2002. - Т.4, N.4. - С.23-31.

[5] Гилл А. Динамика атмосферы и океана. Т.1. / М.: Мир, 1986. - 397с.

[6] Горелов Д.Н. К выбору контрольных точек в методе дискретных вихрей / Журнал прикладной механики и технической физики. - 1990. – N.1. - С.167-170.

[7] Гуржий А.А. Анализ взаимодействия двухмерных вихревых структур / Прикладная гидромеханика. - 1999. - Т.1, N.2. - С.44-51.

[8] Гуржий А.А. Мелешко В.В., ван Хейст Г.Я.Ф. Режимы хаотического перемешивания жидкости в круге парой точечных вихрей / в кн.: “Фундаментальные и прикладные проблемы теории вихрей'” (под ред. Борисова А.В. и др.). - М. Ижевск: Ин-т компьютерных исследований. 2003. - С.441-467.

[9] Гуржий А.А. Перемешивание жидкости в поле скорости двух точечных вихрей за бесконечным цилиндром в сдвиговом течении идеальной жидкости / Прикладная гидромеханика. - 2005. - Т.7, N.1. - С.3-16.

[10] Довгий С.А., Копейка О.В., Прусов В.А. Математическое моделирование техногенных загрязнений окружающей среды / К.: Наукова думка, 2000. - 284с.

[11] Корн Г., Корн Т. Справочник по математике / Л.М.: Наука, 1973. - 832~с.

[12] Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Т.1 /М.: Физматгиз, 1963. - 584с.

[13] Ла-Салль Ж., Лефшец С. Исследование устойчивости прямым методом Ляпунова / М.: Мир, 1964. - 168с.

[14] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / М.: Наука, 1987. - 840с.

[15] Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1. / М.: Наука, 1970. - 492с.

[16] Форсайт Дж., Малкольм М., Коулер К. Машинные методы математических вычислений / М.: Мир, 1980. - 210c.

[17] Шустер Г. Детерминированный хаос. Введение / М.: Мир, 1988. - 250c.

[18] Aref H. Stirring by chaotic advection // Journal of Fluid Mechanics. - 1984. - Vol.143. - P.1-23.

[19] Aref H. The development of chaotic advections // Physics of Fluids. - 2002. - Vol.14. - P.1315-1325.

[20] Mancho A.M., Small D., Wiggins S. A tutorial on dynamical systems concept applied to Lagrangian transport in oceanic flows defined as finite time data sets: Theoretical and computational issues // Physics Reports. - 2006. - Vol.437. - P.55-124.

[21] Rai V., Schaffer V.M. Chaos in ecology // Chaos, Solitons and Fractals. - 2001. - Vol.12. - P.197-203.

[22] Wiggins S. Stirred but not mixed // Nature. - 1988. - Vol.333. - P.395-396.
Робоча навчальна програма складена на основі освітньо-професійної програми за напрямом підготовки 0804 “Комп'ютерні науки” для спеціальності 8.080402 “Інформаційні технології проектування” та за напрямом підготовки 0804 “Комп'ютерні науки” для спеціальності 8.080407 “Комп'ютерний еколого-економічний моніторинг”

Робоча навчальна програма складена д.ф.-м.н., проф. кафедри АПЕПС Гуржієм О.А.


VI. Мова

Викладання можливе українською або російською мовами..



VII. Характеристика індивідуальних завдань

До самостійної роботи студентів при вивченні курсу “Математичні методи моделювання систем з розподіленими параметрами” належить робота з рекомендованою літературою.


VIII. Методика оцінювання

1. Оцінка з дисципліни виставляється за багатобальною системою, з подальшим перерахуванням у 4-бальну.

2. Максимальна кількість балів з дисципліни дорівнює 100.

3. Нарахування балів по окремих видах робіт:

Рейтинг студента з кредитного модуля складається з балів, що він отримав за:

1. виконання лабораторних робіт;

2. написання модульної контрольної роботи (МКР);

3. складання іспиту.


Система рейтингових (вагових) балів та критерії оцінювання
1. Виконання лабораторних робіт


N лаб.

Роботи


Тема лабораторної роботи

Кільк.балів

1

Топологічне представлення розв’язку двомірного нелінійного рівняння.

10

2


Динаміка великомасштабних вихрових структур в областях з різною геометрією обмежуючих поверхонь

20

3

Адвекція виділеної рідини в полі швидкості великомасштабних вихрових структур

30




Всього

60

Оцінюються 3 робіти, передбачених робочою програмою. Максимальний ваговий бал rЛР =60.

Оцінювання лабораторних робіт:

- Якщо робота виконана невчасно знімається 10-30% від максимальної кількості балів (кількість процентів залежить від терміну запізнення).

- Якщо робота виконана не самостійно та простежується не індивідуальне виконання то знімається 50% від максимальної кількості балів

- Якщо в програмі не витримані основні правила створення програмних продуктів (модульність, дружній інтерфейс, наявність коментарів та т.п.) знімається 5%.

За своєчасне виконання лабораторної роботи з чіткими відповідями на запитання додається до 5 балів додатково до оцінки за роботу.

2. Написання модульної контрольної роботи
На одному з лабораторних занять проводиться модульна контрольна робота: Максимальний ваговий бал rМКР =10.

Оцінювання модульної контрольної роботи виконується наступним чином:

- Якщо на всі питання дані повні та чітко аргументовані відповіді, контрольна виконана охайно, з дотримання основних правил, то виставляється 90- 100% від максимальної кількості балів.

- Якщо методика виконання запропонованого завдання розроблена вірно, але допущені непринципові помилки у теоретичному описі або розрахунках, то виставляється 75-90% від максимальної кількості балів.

- Від 3 до 4 балів нараховується, якщо методика виконання завдання розроблена в основному вірно, але допущені деякі з наступних помилок:

- помилки у представлені вихідних даних,

- не обгрунтовані теоретичні рішення,

- помилки у методиці розрахунків.

- Нижче 3 балів нараховується, якщо завдання не виконане або допущені грубі помилки.

2. Складання іспиту
Максимальний ваговий бал rЕКЗ =30.

Розрахунок шкали (R) рейтингу:
Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:
R= rЛР +rМКР +rЕКЗ =60+10+30=100 балів
Таким чином, рейтингова шкала з кредитного модуля складає 100 балів.
Стартовий рейтинг складає 60 балів.

Необхідною умовою допуску до екзамена є стартовий рейтинг, що дорівнює 60*0.5=30 балів.


Для отримання студентом відповідних оцінок (ECTS та традиційних) його рейтингова оцінка RD переводиться згідно таблиці:
Шкала оцінювання:


RD = rc + rе

Оцінка ECTS

Традиційна оцінка

95...100

A - Відмінно

відмінно

85...94

B – Дуже добре

добре

75...84

C - Добре

65...74

D - Задовільно

задовільно

60...64

E- -Достатньо

30…59

Fx - Незадовільно

незадовільно

rc <30

F - Незадовільно

не допущений


IX. Організація

Реєстрація на вивчення дисципліни та на семестрову атестацію відбувається згідно з установленим порядком проходження навчального процесу в НТУУ “КПІ”.






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

    Головна сторінка