Course Outline:

Materials and Composites Physical Scales and Properties


Instructor: Travkin, V.S.
http://travkin-hspt.com

Objective of the Course:
The objective of this course is to provide students with elements of understanding of physical scales meaning, make them aware and be able to conduct some assessments while connecting the properties of materials and composites at different scales. Due to large volume of knew information; the program suggested as a two- or three tiers, courses (sequential program) educational approach.

Tentative outline:
The course to be construed in a way to get students with a modest background in mathematics and physics to reach some level of knowledge and be familiar with the techniques for recognizing, treatment the different scales in materials, composites, and devices. There will be a quick observation of spatial and temporal scales in materials and processes.

First starting with the review of theories used for the description and problem statement in multiphase flow and heat and mass transport the course content will guide students through the basic physics and mathematics of collective phenomena.

Then, depending on the course length, there will be given an introduction to the scaling hierarchical theory named the Volume Averaging Theory (VAT).

Presentation of commonly known in different sciences some scaled phenomena and mathematical and physical tools used for their description to be proposed. Next will be the introduction into the more contemporary techniques, methods and theories known to serve in the mainstream of sciences such as composite engineering and materials science. Will be formulated few major tasks guiding the course content.

Well known and presented in almost each textbook on thermal physics, electrodynamics, fluid mechanics problems for canonical geometries (morphologies) will be discussed based on the canonical set-ups. Later in a course will be introduced some issues from basics of contemporary science main governing equations in few sciences (depending on the class composition).

Will be given the comparative features and explained the methods to apply few scaling techniques for engineering problems, for example, in semiconductor engineering, in few fields of materials science, physics, environmental engineering and chemical engineering (content will be tuned for a specific class).

I will make students wishing to collaborate within the class assignments. Selection of one or two problems those practically interesting for students or surfaced due to student's particular working environments.

Required Textbooks: none

Required Lecture Notes, Texts: few papers by Travkin, V.S.

Recommended Textbooks:

Travkin, V.S. and Catton, I., Chap. 1, ''TRANSPORT PHENOMENA IN HETEROGENEOUS MEDIA BASED ON VOLUME AVERAGING THEORY'', in Advances in Heat Transfer, Vol. 34, pp.1-144, (2001).

Kaviany, M., Principles of Heat Transfer in Porous Media, 2nd. edition, Springer, (1995).

Slattery, J.C., Momentum, Energy and Mass Transfer in Continua, Krieger, Malabar, (1980).

Whitaker, S., ''Volume Averaging of Transport Equations'', Chap. 1, in Fluid Transport in Porous Media, Computational Mechanics Publications, Southampton, UK, (1997).

  • In Russian
  • Курс лекций :
    (4-й и 5-й курсы уровень)

    Физические Масштабы и Свойства в Материалах и Композитах


    Лектор: Tравкин, В.С.

    http://travkin-hspt.com

    Цели Курса:
    Цель этого курса научить студентов элементам понимания значения физических масштабов, понимать необходимость и уметь проводить некоторые оценки при определении свойств материалов и композитов на разных масштабах. Вследствие большого объема новой информации (для разных физических дисциплин) программа курса предлагается в виде последовательного цикла курсов лекций (2 или 3 семестра) сначала общего характера, и затем специализированного по физическим дисциплинам.

    Содержание Курса:
    Настоящий курс построен таким образом, чтобы дать возможность студентам с нормальным университетским образованием в математике и физике достигнуть некоторого уровня знаний и ознакомиться с техникой распознавания и подходов к решению двух - или более масштабных проблем в современных сложных материалах, композитах и различных физических и технических устройств и приборов на их основе. Наиболее часто используемые в физике материалов и процессов пространственные и временные масштабы будут обозначены как масштабы с присущими им физическими особенностями.

    В начале курса студенты будут ознакомлены с обзором и анализом используемых сегодня теорий для описания и математической постановки проблем в многофазных потоках и гетерогенных материалах и композитах. Проблема многих тел и ее формулирование и описания в различных физических дисциплинах будет подана студентам как одна из фундаментальных проблем физики и в частности всех нанотехнологий.

    Затем, в зависимости от длины курса, будет дан объем основных сведений, теоремы лежащие в основании масштабной теории осреднения (МТО).

    Представление об общеизвестных во многих науках явлениях связанных с масштабом их описания математические и физические методы, используемые при их описании, будут предложены и описаны. При этом существующие и используемые в настоящее время в композитных технологиях и в материаловедении методы и теории будут описаны и сравнены. Несколько определяющих идей и центральных задач вокруг которых строится курс будут определены.

    Формулирование нескольких классических, хорошо известных и представленных в каждом учебнике по теплофизике, электродинамике, механике жидкости, акустике проблем будет предложено студентам в двухмасштабном виде с каноническими уравнениями на нижнем масштабе. В зависимости от состава студентов основные сведения по теплофизике, электродинамике, механике жидкости, акустике и другим областям физики будет дополнительно даны студентам в настоящем курсе.

    Будут даны сравнительное описание и объяснены методы нескольких масштабных техник предлагаемых для использования при приложении МТО к инженерным, научным задачам в нанотехнологиях, таких как полупроводники, нанокомпозиты, физические многомасштабные задачи, технологии для окружающей среды и химические технологии (содержание будет уточняться для состава студентов).

    Будут приложены все усилия для стимулирования участия студентов в решении задач разбираемых в классе. Будут выбраны одна или две проблемы по свойствам наноматериалов общего интереса для практического решения в классе. Эти проблемы решаются только с помощью методов масштабного представления МТО.

    Требуемые учебники: нет

    Требуемые учебные материалы: некоторые статьи Травкина, В.С.

    Рекомендуемые учебники:

    Travkin, V.S. and Catton, I., Chap. 1, ''TRANSPORT PHENOMENA IN HETEROGENEOUS MEDIA BASED ON VOLUME AVERAGING THEORY'', in Advances in Heat Transfer, Vol. 34, pp.1-144, (2001).

    Kaviany, M., Principles of Heat Transfer in Porous Media, 2nd. edition, Springer, (1995).

    Slattery, J.C., Momentum, Energy and Mass Transfer in Continua, Krieger, Malabar, (1980).

    Whitaker, S., ''Volume Averaging of Transport Equations'', Chap. 1, in Fluid Transport in Porous Media, Computational Mechanics Publications, Southampton, UK, (1997).


    Copyright © 2001...Wednesday, 28-Jun-2017 05:20:38 GMT V.S.Travkin, Hierarchical Scaled Physics and Technologies™