Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanika płynów - modelowanie numeryczne
Course of study:
2019/2020
Code:
RAIR-1-509-n
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Automatics and Robotics
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Kołodziejczyk Krzysztof (krkolodz@agh.edu.pl)
Module summary

Student uzyskuje podstawową wiedzę z zakresu mechaniki płynów w szczególności pomiaru oraz przeliczania podstawowych wielkości charakteryzujących przepływ płynu. Student uzyskuje wiedzę niezbędną do wykonania symulacji numerycznej przepływu płynu. W szczególności przygotowania modelu CAD do prowadzenia symulacji, wygenerowania siatki podziału, określenia warunków brzegowych, wykonania obliczeń numerycznych oraz przeprowadzenia krytycznej analizy uzyskanych wyników.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu modelowania zagadnień mechaniki płynów AIR1A_K03, AIR1A_K02 Activity during classes,
Test,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes,
Involvement in teamwork
Skills: he can
M_U001 Student potrafi zamodelować przepływ płynu z wykorzystaniem komercyjnych programów komputerowych, przedstawić i przeprowadzić analizę otrzymanych wyników obliczeń oraz potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. AIR1A_U09 Activity during classes,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. AIR1A_U09 Activity during classes,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z modelowania przepływu płynów, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu płynu i programów komercyjnych stosowanych do zagadnień mechaniki płynów AIR1A_W05 Activity during classes,
Test
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie zagadnień adaptacji siatek do rozważanego problemu mechaniki płynów, przygotowania siatki obliczeniowej, dyskretyzacji geometrii obszaru, dyskretyzacji równań modelu ciągłego i nałożenia na siatkę obliczeniową odpowiednich warunków brzegowo-początkowych AIR1A_W05 Activity during classes,
Test
M_W003 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania AIR1A_W05 Activity during classes,
Test
M_W004 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu mechaniki płynów. AIR1A_W05 Activity during classes,
Test,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
22 14 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu modelowania zagadnień mechaniki płynów + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi zamodelować przepływ płynu z wykorzystaniem komercyjnych programów komputerowych, przedstawić i przeprowadzić analizę otrzymanych wyników obliczeń oraz potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z modelowania przepływu płynów, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu płynu i programów komercyjnych stosowanych do zagadnień mechaniki płynów + - - - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie zagadnień adaptacji siatek do rozważanego problemu mechaniki płynów, przygotowania siatki obliczeniowej, dyskretyzacji geometrii obszaru, dyskretyzacji równań modelu ciągłego i nałożenia na siatkę obliczeniową odpowiednich warunków brzegowo-początkowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania - - + - - - - - - - -
M_W004 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu mechaniki płynów. + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 75 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 22 h
Preparation for classes 21 h
Realization of independently performed tasks 27 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (14h):

Modele płynów
Własności fizyczne cieczy i gazów
Podział płynów
Siły działające na płyn
Parcie cieczy na powierzchnie
Ciecz w stanie względnego spoczynku
Opis ruchu płynów
Równanie ciągłości i równanie Bernoulliego
Pęd i kręt strumienia (reakcja hydrodynamiczna)
Turbulencja – doświadczenie Reynoldsa
Straty liniowe i miejscowe ciśnienia w przewodach zamkniętych
Wprowadzenie do CFD.
Przygotowanie geometrii do symulacji.
Siatka numeryczna w analizach CFD.
Opis ruchu płynu – zamknięty układ równań mechaniki płynów.
Metodyka prowadzenia symulacji – kolejne etapy analizy – ustawienia analizy, warunki brzegowe.
Postprocesing – analiza uzyskanych wyników, krytyczna ocena ich wiarygodności.

Laboratory classes (8h):

Studenci wykonują pomiar przepływu na jednym ze stanowisk laboratoryjnych np. pomiar średniej prędkości przepływu gazu w rurociągu lub pomiar oporów przepływu lub pomiar opływu płata.
Wykonanie symulacji numerycznych przepływu dla wszystkich pomiarów laboratoryjnych, łącznie z analizą porównawczą uzyskanych wyników.
Analizy numeryczne obejmują: przygotowanie modelu geometrycznego przepływu (z pomiaru laboratoryjnego), przygotowanie siatki numerycznej, ustawienie parametrów analizy, przeprowadzenie obliczeń, analiza wyników.
Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem dopuszczenia do kolokwium zaliczeniowego jest wykonanie sprawozdań z pomiarów laboratoryjnych.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa wystawiana jest na podstawie kolokwium zaliczeniowego.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student może odrobić dane zajęcia laboratoryjne z inną grupą realizującą ten sam materiał, po wcześniejszym uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia.

Prerequisites and additional requirements:

Prerequisites and additional requirements not specified

Recommended literature and teaching resources:

Gryboś R.:Podstawy mechaniki płynów. T.1 i 2, PWN, 1998
Kazimierski Z.: Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów. Wyd.Politechniki Łódzkiej,Łódź,2004
Majchrzak E., Mochnacki B.: Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy. Wyd.II, Wyd.Politechniki Śląskiej, Gliwice 1996
Malczewski J.,Piekarski M.:Modele procesów transportu masy, pędu i energii.PWN Warszawa 1992# Prosnak W.J.: Wprowadzenie do numerycznej mechaniki płynów. Część A, Podstawowe metody numetyczne, Część B, Metody przybliżone rozwiązywania zagadnień różniczkowych zwyczajnych, Maszyny przepływowe, T.12, 1993

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

KOŁODZIEJCZYK K.: Analiza numeryczna przepływu w osadniku prostokątnym z wypełnieniem wielostrumieniowym. Ochrona i inżynieria środowiska : zrównoważony rozwój. Problemy Inżynierii Mechanicznej i Robotyki WIMiR AGH, 2014. nr 63.

KOŁODZIEJCZYK K., WOJCIECHOWSKI J.: Analysis of the air flow in modernized ventilation system in fan station of underground mine. XXI FMC : XXI Fluid Mechanics Conference : Krakow, 15–18 June 2014.

KOŁODZIEJCZYK K., KOWALSKI W.P. :Conducting numerical simulation of the process of sedimentation under static conditions. Polish Journal of Environmental Studies ; 2016 vol. 25 no. 5A, s. 42–47.

KOŁODZIEJCZYK K., BANAŚ M., WARZECHA P.: Flow modeling in a laboratory settling tank with optional counter-current or cross-current lamella. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering ; ISSN 1734-8412. — 2012 vol. 53 iss. 1, s. 28–36.

KOŁODZIEJCZYK K.: Projektowanie osadnika wielostrumieniowego z zastosowaniem numerycznej symulacji przepływu — Designing multiflux settling tank by using a numerical simulation of flow. Przemysł Chemiczny ; ISSN 0033-2496. — 2017 t. 96 nr 8, s. 1687–1690

Malcher T.:Zjawiska przepływowe w układach transportujących zapylony gaz – numeryczna wizualizacja
(Monografie / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki ; nr 63)

Malcher T.: Zmniejszanie erozji w hydrocyklonach za pomocą specjalnych dodatków. Przemysł Chemiczny, 2016 t. 95 nr 8.

Additional information:

Aktywny udział w zajęciach wykładowych jest uwzględniany przy wystawieniu oceny końcowej z przedmiotu.