Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Modelowanie procesów fizycznych
Tok studiów:
2015/2016
Kod:
BIT-2-101-SG-s
Wydział:
Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Modelowania i systemy informatyczne w geofizyce
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Danek Tomasz (danek9@geol.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Danek Tomasz (danek9@geol.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie zjawiska fizyczne związane z transportem masy energii i pędu, rozkładami naprężeń i odkształceń IT2A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W002 Ma wiedzę o trendach rozwojowych i nowych osiągnięciach z zakresu numerycznego modelowania procesów IT2A_W09 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W003 Zna etapy tworzenia modeli numerycznych oraz metody, techniki i narzędzia przeznaczone do ich realizacji IT2A_W02, IT2A_W08 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W004 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę na temat wybranych procesów fizycznych IT2A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
Umiejętności
M_U001 Potrafi wybrać najlepsze dla danego procesu rozwiązanie numeryczne i na tej podstawie przygotować, wykonać oraz zweryfikować model IT2A_U08 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń
M_U002 Potrafi dokonać krytycznej analizy, poprawnie zinterpretować wyniki symulacji i prawidłowo je zaprezentować IT2A_U03 Sprawozdanie,
Egzamin
M_U003 Potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania modeli numerycznych do lepszego zrozumienia i usprawniania procesów rzeczywistych IT2A_U05, IT2A_U07 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi zaplanować pracę zespołową i rozdzielić zadania oraz oszacować czas realizacji IT2A_K02 Wykonanie projektu,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie zjawiska fizyczne związane z transportem masy energii i pędu, rozkładami naprężeń i odkształceń + - - - - - + - - - -
M_W002 Ma wiedzę o trendach rozwojowych i nowych osiągnięciach z zakresu numerycznego modelowania procesów + - - - - - + - - - -
M_W003 Zna etapy tworzenia modeli numerycznych oraz metody, techniki i narzędzia przeznaczone do ich realizacji + - - - - - + - - - -
M_W004 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę na temat wybranych procesów fizycznych + - - - - - + - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi wybrać najlepsze dla danego procesu rozwiązanie numeryczne i na tej podstawie przygotować, wykonać oraz zweryfikować model - - - - - - + - - - -
M_U002 Potrafi dokonać krytycznej analizy, poprawnie zinterpretować wyniki symulacji i prawidłowo je zaprezentować - - - - - - + - - - -
M_U003 Potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania modeli numerycznych do lepszego zrozumienia i usprawniania procesów rzeczywistych - - - - - - + - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi zaplanować pracę zespołową i rozdzielić zadania oraz oszacować czas realizacji - - - - - - + - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Moduł składa się z 30 godz. Wykładu, 30 godz. Laboratorium komputerowego
Tematyka wykładów obejmuje następujące zagadnienia:
• Klasyfikacja modeli ze względu na różne kryteria (wymiar, obszar, modelowana wielkość itp.)
• Modele dynamiczne i statyczne, modele stacjonarne i niestacjonarne, modele o parametrach skupionych i rozłożonych.
• Konstrukcja siatek obliczeniowych.
• Definiowanie warunków brzegowych i początkowych.
• Uproszczenia stosowane w modelowaniu (redukcja wymiarów, zaniedbywanie nieznaczących czynników itp.)
• Etapy realizacji modelowania numerycznego. Model fizyczny. Model obliczeniowy. Model matematyczny. Obliczenia i weryfikacja wyników.
• Dobór algorytmu obliczeniowego do rozwiązywanego zjawiska (stabilność numeryczna, kryteria stabilności)
• Modelowanie proste i odwrotne (optymalizacja procesów)
• Możliwości zastosowania i ograniczenia metod:
- różnic skończonych
- Monte Carlo
• Metody „alternatywne”:
- automatów komórkowych
- algorytmy genetyczne
• Modelowanie zjawisk:
- rozkładu naprężeń, odkształceń
- procesów transportu
- grawitacji

Zajęcia praktyczne:

Zajęcia odbywają się w pracowniach komputerowych i polegają na samodzielnym lub zespołowym tworzeniu lub rozbudowie wstępnie przygotowanego kodu ilustrującego konkretne zastosowanie modelu komputerowego do symulacji wybranych procesów.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 128 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 14 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 35 godz
Udział w zajęciach praktycznych 42 godz
Przygotowanie do zajęć 35 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z ćwiczeń stanowi średnią arytmetyczna z ocen za sprawozdania z poszczególnych ćwiczeń uwzględniających aktywność studenta na zajęciach oraz wykazanie się wiedzą przekazywaną na wykładach.

Ocena końcowa obliczana jest jako średnia ważona oceny z ćwiczeń (50%) i egzaminu (50%), po uzyskaniu co najmniej 3.0 z każdej z nich

Wymagania wstępne i dodatkowe:

• Znajomość algebry liniowej (operacje na wektorach i macierzach)
• Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego
• Zaawansowana umiejętność programowania proceduralnego

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Heermann D.W. Podstawy symulacji komputerowych w fizyce. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1997

Holnicki P., Nahorski Z., Żochowski A. Modelowanie procesów środowiska naturalnego. Wyższa Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarządzania, Warszawa 2000.

Dzwinel W., Informatyczne problemy i perspektywy symulacji metodą cząstek. Wydawnictwa AGH, Kraków 1996.

Griebel M., Knapek S., Zumbusch G. Numerical Simulation in Molecular Dynamics. Springer 2007.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Tomasz DANEK, Andrzej LEŚNIAK, Anna PIĘTA, Numerical modeling of seismic wave propagation in selected anisotropic media, 2010 ; Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk – Kraków. — Kraków : Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Maciej DWORNIK, Krzysztof Krawiec, Anna PIĘTA, Andrzej LEŚNIAK, Numerical and experimental stability analysis of earthen levees , 2015 : the 17th annual conference of the International Association for Mathematical Geosciences : Freiberg, Germany, September 5–13, 2015

Informacje dodatkowe:

udział „praktycznych” punktów ECTS: 3
udział „teoretycznych” punktów ECTS: 2