Cơ học chất lỏng 2tc

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN LÝ THUYẾT Thông tin chung học phần - Tên học phần: + Tiếng Việt: Cơ học chất lỏng + Tiếng Anh: Fluid mechanics - Mã học phần: KĐVL104 - Số tín chỉ: 02 - Đối tượng học: Bậc đại học tất ngành - Vị trí học phần chương trình đào tạo: Kiến thức giáo dục đại cương □ Bắt buộc □ Tự chọn Kiến thức giáo dục chuyên nghiệp Kiến thức sở ngành  Bắt buộc Kiến thức ngành □ Tự chọn □ Bắt buộc □ Tự chọn □ Thực tập/khóa luận tốt nghiệp - Học phần tiên quyết: Toán cao cấp 1,2 - Học phần học trước: Vật lý đại cương, phương trình tốn lý - Học phần song hành: Không - Giờ tín hoạt động: 30 tiết + Nghe giảng lý thuyết: 14 tiết + Bài tập: tiết + Thảo luận, hoạt động nhóm: tiết + Kiểm tra: tiết - Thời gian tự học: 60 - Bộ môn phụ trách học phần: Bộ môn Vật lý- Khoa Khoa học đại cương Mô tả học phần Học phần “Cơ học chất lỏng” học phần bắt buộc thuộc khối kiến thức giáo dục sở ngành chương trình đào tạo hệ đại học Học phần giới thiệu cho sinh viên kiến thức về: quan điểm nghiên cứu Lagrange Euler; trường thế, trường ống; đặc trưng chuyển động không xốy xốy chất lỏng; phương trình liên tục; động lực học chất lỏng lý tưởng; động lực học chất lỏng thực; lớp biên -chuyển động rối chất lỏng nhớt, không nén Học phần trang bị cho sinh viên kiến thức chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực để áp dụng vào lĩnh vực khoa học chuyên ngành khí tượng, khí hậu thủy văn Mục tiêu học phần Mục tiêu học phần MT1 MT2 MT3 Mô tả mục tiêu học phần Học phần nhằm cung cấp cho người học: Khối kiến thức học chất lỏng về: quan điểm nghiên cứu Lagrange Euler; trường thế, trường ống; đặc trưng chuyển động khơng xốy xốy chất lỏng; phương trình liên tục; động lực học chất lỏng lý tưởng; động lực học chất lỏng thực; lớp biên -chuyển động rối chất lỏng nhớt, không nén Khả vận dụng kiến thức học để làm tập định tính, định lượng học chất lỏng áp dụng kiến thức chất lỏng vào mơn học chun ngành khí tượng, khí hậu thủy văn Nhận thức tầm quan trọng môn học với thái độ học tập tích cực, tinh thần trách nhiệm, ý thức chủ động, sáng tạo hợp tác nhiệm vụ giao Chuẩn đầu học phần Mục tiêu học phần CĐR học phần Mô tả chuẩn đầu học phần Hoàn thành học phần này, người học thực được: CĐR CTĐT Mức độ giảng dạy Mục tiêu học phần Mơ tả chuẩn đầu học phần Hồn thành học phần này, người học thực được: MT1 - Trình bày khái niệm, định luật, định lý, phương trình…cơ học chất lỏng - Nhận diện cơng thức, phương trình, điều kiện toán chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực, đại lượng, đơn vị …trong học chất lỏng - Giải thích đại lượng biểu thức, nguyên lý, định luật, định lý…của chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực - Cho ví dụ để làm rõ tính chất định tính định lượng kiến thức cơ học chất lỏng học - Vận dụng kiến thức học để làm tập tài liệu vận dụng vào toán thực tế - Xây dựng mối liên hệ kiến thức học chất lỏng với kiến thức chuyên ngành khí tượng, khí hậu thủy văn CĐR học phần CĐR kiến thức: CĐR1 CĐR2 CĐR3 CĐR CTĐT Mức độ giảng dạy ITU ITU ITU CĐR kỹ năng: - Làm theo hướng dẫn GV để làm tập giải thích vận dụng vào tượng đời sống tự nhiên MT2 CĐR4 - Sử dụng công thức, biểu thức, định lý, định luật…để hồn thành tập định tính định lượng - Nắm vững kiến thức học chất lỏng để áp dụng chuyên ngành khác CĐR lực tự chủ trách nhiệm: - Nhận thức tầm quan trọng mơn học tích cực tham gia vào hoạt động GV giao MT3 CĐR5 - Chia sẻ ý kiến, quan điểm, kiến thức với GV SV khác - Tự tìm hiểu, tiếp thu học hỏi từ nhiều nguồn tài liệu khác để áp dụng kiến thức học học chất lỏng vào lĩnh vực chuyên môn ITU 2.3 ITU Tài liệu học tập 5.1 Tài liệu Trần Văn Cúc (2004) Cơ học chất lỏng NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Hữu Chí, Nguyễn Hữu Dy, Phùng Văn Khương (2008) Tập 1: Phần thủy động lực học – Bài tập Cơ học chất lỏng ứng dụng NXB Giáo dục 5.2 Tài liệu tham khảo Hồng Văn Q, Nguyễn Đình Lương, Lê Bá Sơn, Đỗ Hữu Thành, Lê Văn Thuận (2014) Cơ học chất lỏng ứng dụng NXB xây dựng Các phương pháp dạy học áp dụng cho học phần  Thuyết trình  Làm việc nhóm □ Dạy học thực hành □ Dự án/Đồ án  Thảo luận/Semina □ Trình bày báo cáo □ Thí nghiệm □ Mơ □ Tiểu luận/Bài tập lớn □ Tình □ Thực tập  Tự học có hướng dẫn □ Phương pháp khác Nội dung chi tiết học phần (3) (4) 3.5 0.5 1.1 Các khái niệm quan điểm nghiên cứu 0.5 1.2 Các đặc trưng động học chất lỏng 0.5 Tự học (giờ) TL, HĐN (2) Tổng BT (1) CHƯƠNG 1: ĐỘNG HỌC CHẤT LỎNG LT Nội dung KTr Hình thức tổ chức dạy học Lên lớp (tiết) Bài đánh giá (5) (6) (7) (8) 16 0.5 1.5 Hoạt động dạy học (9) * Dạy: - Giới thiệu học phần tài liệu tham khảo cho sinh viên - Hạt lỏng không gian chất lỏng; quan điểm nghiên cứu Lagrange Euler; liên hệ biến Lagrange Euler; trường vô hướng; trường vecto; trường thế, trường ống (chương sách TLC số trang 11-18) - Phân tích chuyển động phần tử chất lỏng Định lý 1.3 Phân tích chuyển động phần tử chất lỏng Định lý Helmholtz 0.5 1.4 Đặc trưng chuyển động khơng xốy xốy chất lỏng 1.5 Phương trình liên tục 0.5 Tự học (giờ) Tổng KTr BT LT Nội dung TL, HĐN Hình thức tổ chức dạy học Lên lớp (tiết) 2 16 Bài đánh giá A1.1 A1.2 A1.3 A2 Hoạt động dạy học Helmholtz (chương sách TLTK số trang 54-58) - Chuyển động khơng xốy; chuyển động có xốy, đường xốy, ống xốy, dịng vecto xốy qua mặt Định lý Helmholtz 2, lưu số, định lý Stokes (chương sách TLC số trang 25-29 chương sách TLTK số trang 58-61) - Phương trình liên tục theo biến Lagrange theo biến Euler (chương sách TLC số trang 22-25) * Phương pháp dạy: - Phương pháp thuyết trình, thảo luận, làm việc cặp - nhóm phát vấn * Học: Học lớp: - Xem đề cương môn học, chuẩn bị kế hoạch học tập học liệu - Thảo luận làm theo yêu cầu GV - Nhận xét, ghi chép rút kinh nghiệm - Lắng nghe, tiếp thu, phát biểu xây dựng làm tâp Học nhà: - Đọc lý thuyết làm tập chương sách TLC số trang 57-86 CHƯƠNG 2: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG LÝ TƯỞNG 2.1 Lực tác dụng chất lỏng 0.5 2.2 Các phương trình động lực học chất lỏng lý tưởng 2.3 Bài toán thủy động lực dạng tổng quát trường hợp đơn giản chuyển động chất lỏng lý tưởng Tự học (giờ) Tổng KTr BT LT Nội dung TL, HĐN Hình thức tổ chức dạy học Lên lớp (tiết) 0.5 1 0.5 0.5 2.4 Sự tồn tích phân áp dụng phương trình Bernoulli tồn dịng 0.5 1.5 2.5 Các định lý xoáy phương trình xốy Bài đánh giá Hoạt động dạy học * Dạy: - Lực ngồi, lực mặt; phương trình tổng qt chuyển động theo nguyên lý Dalembert; phương trình chuyển động dạng Lamb-Gromeko; phương trình chuyển động biến Euler biến Lagrange; phương trình trạng thái chất lỏng lý tưởng; phương trình thu nhiệt; phương trình lượng; tốn thủy động lực dạng tổng quát; chuyển động dừng chuyển động khơng xốy (chương sách TLC số trang 39-59) - Sự tồn tích phân Bernoulli, Lagrange – Cauchy, Bernoulli – Euler áp dụng phương trình Bernoulli tồn dịng (chương sách TLC số trang 59-63 chương sách TLTK số trang 83-89) - Chuyển động xốy; định lý Thompson; phương trình Fritman; phương trình Hemholtz hình thành xốy (chương sách TLC số trang 103-109) A1.1 * Phương pháp dạy: A1.2 - Phương pháp thuyết trình, thảo luận, làm việc cặp - nhóm A1.3 phát vấn A2 * Học: Học lớp: - Thảo luận làm theo yêu cầu GV - Nhận xét, ghi chép rút kinh nghiệm - Lắng nghe, tiếp thu, phát biểu xây dựng làm tâp Học nhà: - Đọc lý thuyết làm tập chương sách TLC số trang 87-107 KIỂM TRA SỐ CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG THỰC 3.1 Các khái niệm 3.5 1 3.3 Tích phân phương trình Nevier-Stock trường hợp khe phẳng 3.4 Điều kiện biên toán thủy động lực học chất lỏng thực 0.5 Tự học (giờ) 14 0.5 0.5 1.5 3 0.5 2.5 0.5 3.2 Hệ phương trình NevierStock Tổng KTr BT LT Nội dung TL, HĐN Hình thức tổ chức dạy học Lên lớp (tiết) Bài đánh giá Hoạt động dạy học * Dạy: - Hướng dẫn SV ôn tập lại kiến thức học giao kiểm tra A1.1 * Học: A1.2 Học lớp: A1.3 - Làm theo yêu cầu GV làm kiểm tra số A2 Học nhà: - Đọc lý thuyết làm tập chương 3,4 sách TLC số trang 57-107 * Dạy: - Tenxo vận tốc biến dạng tenxo ứng suất; hệ phương trình Nevier-Stock; dịng hai phẳng song song (dòng Couette), dòng Poisenille; điều kiện biên cho toán thủy động lực học chất lỏng thực dòng dừng chiều (chương sách TLC số trang 123-143 chương sách TLTK số trang 191-194) * Phương pháp dạy: - Phương pháp thuyết trình, thảo luận, làm việc cặp - nhóm phát vấn A1.1 * Học: A1.2 Học lớp: A1.3 - Thảo luận làm theo yêu cầu GV A2 Tự học (giờ) Tổng KTr BT LT Nội dung TL, HĐN Hình thức tổ chức dạy học Lên lớp (tiết) 3.5 Dòng dừng chiều 0.5 0.5 CHƯƠNG 4: LỚP BIÊN – CHUYỂN ĐỘNG RỐI TRONG CHẤT LỎNG NHỚT, KHÔNG NÉN ĐƯỢC 10 4.1 Khái niệm lớp biên 4.2 Hệ phương trình lớp biên 0.5 0.5 4.3 Các đặc trưng chuyển động rối 0.5 0.5 4.4 Hệ phương trình Reynolds 0.5 0.5 Bài đánh giá Hoạt động dạy học - Nhận xét, ghi chép rút kinh nghiệm - Lắng nghe, tiếp thu, phát biểu xây dựng làm tâp Học nhà: - Đọc lý thuyết làm tập chương sách TLC số trang 139-144 chương sách TLC số trang 179186 * Dạy: - Khái niệm lớp biên; hệ phương trình lớp biên; đặc trưng chuyển động rối, mơ hình Boussinesq; hệ phương rình Reynolds lớp biên chảy rối phẳng (chương sách TLC số trang 153-160, chương sách TLC số trang 166-171, chương sách TLTK số A1.1 trang 209-211 chương 11 sách TLTK số trang A1.2 259-262) A1.3 * Phương pháp dạy: A2 - Phương pháp thuyết trình thảo luận cặp, nhóm phát 4.5 Lớp biên chảy rối phẳng 0.5 0.5 KIỂM TRA SỐ Cộng 14 7 Tự học (giờ) Tổng KTr BT LT Nội dung TL, HĐN Hình thức tổ chức dạy học Lên lớp (tiết) 1 2 30 60 Bài đánh giá Hoạt động dạy học vấn * Học: Học lớp: - Tham gia thảo luận làm theo yêu cầu GV - Lắng nghe nhận xét, ghi chép rút kinh nghiệm Học nhà: - Đọc lý thuyết làm tập chương sách TLC số trang 176-185 * Dạy: - Hướng dẫn SV ôn tập lại kiến thức học * Học: A1.2 Học lớp: A1.3 - Làm theo yêu cầu GV làm kiểm tra số A1.4 Học nhà: A2 - Ôn tập lại tồn chương trình để làm thi kết thúc học phần Ghi chú: LT: Lý thuyết; BT: Bài tập; TL, HĐN: Thảo luận, hoạt động nhóm; KTr: Kiểm tra Ma trận học CĐR học phần: STT Nội dung CĐR1 CĐR2 CĐR học phần CĐR3 CĐR4 CĐR5 CHƯƠNG 1: ĐỘNG HỌC CHẤT LỎNG 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Các khái niệm quan điểm nghiên cứu Các đặc trưng động học chất lỏng Phân tích chuyển động phần tử chất lỏng Định lý Helmholtz Đặc trưng chuyển động xốy – khơng xốy chất lỏng Phương trình liên tục x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x CHƯƠNG 2: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG LÝ TƯỞNG 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Lực tác dụng chất lỏng Các phương trình động lực học chất lỏng lý tưởng Bài toán thủy động lực dạng tổng quát trường hợp đơn giản chuyển động chất lỏng lý tưởng Sự tồn tích phân áp dụng phương trình Bernoulli tồn dịng Các định lý xốy phương trình xốy CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG THỰC 3.1 3.2 3.3 Các khái niệm Hệ phương trình Nevier-Stock Tích phân phương trình Nevier-Stock trường hợp khe phẳng 10 3.4 3.5 Điều kiện biên toán thủy động lực học chất lỏng thực Dòng dừng chiều x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x CHƯƠNG 4: LỚP BIÊN – CHUYỂN ĐỘNG RỐI TRONG CHẤT LỎNG NHỚT, KHÔNG NÉN ĐƯỢC 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Khái niệm lớp biên Hệ phương trình lớp biên Các đặc trưng chuyển động rối Hệ phương trình Reynold Lớp biên chảy rối phẳng x x x x x x x x x x x x x x x Nhiệm vụ sinh viên - Dự lớp: Tối thiểu đạt 70% tổng số thời lượng học phần; - Nghiên cứu trước nội dung học tiếp theo; - Hoàn thành tập giao nộp hạn - Tham dự đầy đủ kiểm tra thi kết thúc học phần Đánh giá kết học tập 9.1 Thang điểm đánh giá Đánh giá theo thang điểm 10, sau quy đổi sang thang điểm chữ thang điểm theo Quy chế đào tạo học chế tín hành 9.2 Phương thức đánh giá Bài đánh giá Thành phần đánh giá Điểm đánh giá Ký hiệu Tên Trọng số đánh giá (%) CĐR học phần Trọng số điểm đánh giá (%) HP 4TC 11 A1.1 Điểm số A1 Đánh giá trình A1.2 A1.3 A1.4 Điểm số A2 Thi kết thúc học phần Hình thức thi: Viết Điểm thi kết thúc học phần A2 Bài kiểm tra số 100% 100% Tổng 20% Bài tập 20% Thái độ học tập Bài kiểm tra số 60% 100% Tổng Tổng Bài thi kết thúc 100% học phần Tổng 100% CĐR 1-4 CĐR 1-4 CĐR CĐR 1-4 Các tiêu chí đánh giá 20 40% CĐR 1-4 Trong đó: A1.1 - Bài kiểm tra Mức độ Các tiêu chí đánh giá Nhớ - Trình bày khái niệm, định luật, định lý, phương trình…cơ học chất lỏng - Nhận diện cơng thức, phương trình, điều kiện tốn chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực, đại lượng, đơn vị …trong học chất lỏng Hiểu - Giải thích đại lượng biểu thức, nguyên lý, định luật, định lý…của chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực - Cho ví dụ để làm rõ tính chất định tính định lượng kiến thức cơ học chất lỏng học Áp dụng - Vận dụng kiến thức học để làm tập tài liệu vận dụng vào toán thực tế - Xây dựng mối liên hệ kiến thức học chất lỏng với kiến thức chuyên ngành khí tượng thủy văn A1.2 – Bài tập Mức độ 20 60 60% Tỷ trọng (%) 20% 20% 60% Tỷ trọng (%) 12 Nhớ Hiểu Áp dụng - Trình bày khái niệm, định luật, định lý, phương trình…cơ học chất lỏng - Nhận diện cơng thức, phương trình, điều kiện toán chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực, đại lượng, đơn vị …trong học chất lỏng - Giải thích đại lượng biểu thức, nguyên lý, định luật, định lý…của chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực - Cho ví dụ để làm rõ tính chất định tính định lượng kiến thức cơ học chất lỏng học - Vận dụng kiến thức học để làm tập tài liệu vận dụng vào toán thực tế - Xây dựng mối liên hệ kiến thức học chất lỏng với kiến thức chuyên ngành khí tượng thủy văn A1.3 – Thái độ học tập Mức độ Các tiêu chí đánh giá Cầu thị Tham dự lớp đầy đủ nhận thức tầm quan trọng môn học Cởi mở Tham dự lớp đầy đủ tham gia tích cực hoạt động lớp theo yêu cầu GV Đưa thái Tham dự lớp đầy đủ chia sẻ ý kiến kiến thức thân với GV bạn lớp độ Hình thành Tham dự lớp đầy đủ sẵn sàng lắng nghe tổng hợp kiến thức GV bạn lớp quan điểm A1.4 - Bài kiểm tra Mức độ Các tiêu chí đánh giá Nhớ - Trình bày khái niệm, định luật, định lý, phương trình…cơ học chất lỏng - Nhận diện công thức, phương trình, điều kiện tốn chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực, đại lượng, đơn vị …trong học chất lỏng Hiểu - Giải thích đại lượng biểu thức, nguyên lý, định luật, định lý…của chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực - Cho ví dụ để làm rõ tính chất định tính định lượng kiến thức cơ học chất lỏng học 20% 20% 60% Tỷ trọng (%) 10% 20% 30% 40% Tỷ trọng (%) 20% 20% 13 Áp dụng - Vận dụng kiến thức học để làm tập tài liệu vận dụng vào toán thực tế - Xây dựng mối liên hệ kiến thức học chất lỏng với kiến thức chuyên ngành khí tượng thủy văn A2 - Bài thi kết thúc học phần Mức độ Các tiêu chí đánh giá Nhớ - Trình bày khái niệm, định luật, định lý, phương trình…cơ học chất lỏng - Nhận diện công thức, phương trình, điều kiện tốn chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực, đại lượng, đơn vị …trong học chất lỏng Hiểu - Giải thích đại lượng biểu thức, nguyên lý, định luật, định lý…của chất lỏng lý tưởng chất lỏng thực - Cho ví dụ để làm rõ tính chất định tính định lượng kiến thức cơ học chất lỏng học Áp dụng - Vận dụng kiến thức học để làm tập tài liệu vận dụng vào toán thực tế - Xây dựng mối liên hệ kiến thức học chất lỏng với kiến thức chuyên ngành khí tượng thủy văn 60% Tỷ trọng (%) 20% 20% 60% 9.3 Kết đánh giá học phần Điểm tổng kết học phần tổng điểm Rubric thành phần nhân với trọng số tương ứng Rubric 14