Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Wymiana ciepła - modelowanie
Course of study:
2019/2020
Code:
RAIR-1-408-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Automatics and Robotics
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Kołodziejczyk Krzysztof (krkolodz@agh.edu.pl)
Module summary

W ramach modułu student uzyskuje wiedzę z zakresu złożonych procesów przepływu ciepła w szczególności przewodzenia, konwekcji i promieniowania. Potrafi wykonać symulację numeryczną przepływu z wymianą ciepła z wykorzystaniem komercyjnych narzędzi do modelowania CFD. W szczególności potrafi przygotować model CAD do przeprowadzenia symulacji, wygenerować siatkę podziału, określić warunki brzegowe, wykonać obliczenia numeryczne oraz przeprowadzić krytyczną analizę 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 procesów cieplnych AIR1A_K03, AIR1A_K02 Participation in a discussion,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student potrafi zamodelować przepływ ciepła z wykorzystaniem komercyjnych programów komputerowych, przedstawić i przeprowadzić analizę otrzymanych wyników obliczeń oraz potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników obliczeń i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. AIR1A_U06 Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes
M_U002 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. AIR1A_U06 Involvement in teamwork,
Execution of laboratory classes,
Activity during classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu wymiany i przepływu ciepła. AIR1A_W05 Execution of laboratory classes,
Test
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie zagadnień adaptacji siatek do rozważanego problemu wymiany ciepła, przygotowania siatki obliczeniowej, dyskretyzacji geometrii obszaru, dyskretyzacji równań modelu ciągłego i nałożenia na siatkę obliczeniową odpowiednich warunków brzegowo-początkowych AIR1A_W05 Execution of laboratory classes,
Test,
Activity during classes
M_W003 Student ma podstawową wiedzę z modelowania złożonych procesów przepływu ciepła, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu ciepła i programów komercyjnych stosowanych do zagadnień wymiany ciepła AIR1A_W05 Execution of laboratory classes,
Test,
Activity during classes
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania. AIR1A_W05 Execution of laboratory classes,
Test,
Activity during 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
40 26 0 14 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 procesów cieplnych + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi zamodelować przepływ ciepła z wykorzystaniem komercyjnych programów komputerowych, przedstawić i przeprowadzić analizę otrzymanych wyników obliczeń oraz potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników obliczeń 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 posiada podstawową wiedzę z zakresu wymiany i przepływu ciepła. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie zagadnień adaptacji siatek do rozważanego problemu wymiany ciepła, przygotowania siatki obliczeniowej, dyskretyzacji geometrii obszaru, dyskretyzacji równań modelu ciągłego i nałożenia na siatkę obliczeniową odpowiednich warunków brzegowo-początkowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Student ma podstawową wiedzę z modelowania złożonych procesów przepływu ciepła, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu ciepła i programów komercyjnych stosowanych do zagadnień wymiany ciepła + - - - - - - - - - -
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania. - - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 80 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 h
Preparation for classes 20 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Module content
Lectures (26h):

Podstawowe prawa przepływu ciepła. Przewodzenie, konwekcja, promieniowanie.
Ustalone i nieustalone przewodzenie ciepła.
Równania bilansu masy, pędu i energii.
Wprowadzenie do CFD.
Przygotowanie geometrii do symulacji.
Siatka numeryczna w analizach CFD.
Opis ruchu płynu – zamknięty układ równań mechaniki płynów.
Metoda elementów skończonych, różnic skończonych, objętości skończonych.
Metodyka prowadzenia symulacji – kolejne etapy analizy – ustawienia analizy, warunki brzegowe.
Postprocesing – analiza uzyskanych wyników, krytyczna ocena ich wiarygodności.

Laboratory classes (14h):

Symulacja numeryczna przepływu w przewodzie rurowym.
Modelowanie przepływu ciepła w wymienniku ciepła. Przygotowanie modelu geometrycznego przepływu do analizy.
Wykonanie analizy numerycznej przepływu płynu oraz ciepła.
Analiza uzyskanych 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 z przedmiotu wystawiana jest na podstawie kolokwium zaliczeniowego obejmującego część teoretyczną z zakresu wymiany ciepła oraz część praktyczną – symulacja numeryczna przepływu z wymianą ciepła.

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:

Glut B.,Jurczyk T.,Pietrzyk M.:Adaptacja siatek w modelowaniu metodą elementów skończonych procesów przepływu ciepła. Informatyka w Technologii Materiałów, Nr 2, Tom 1, 2001
Kosma Z.: Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich. Polotechnika Radomska, 1999
Kostowski E.: Stabilność rozwiązania i ograniczenia kroku czasowego przy zastosowaniu ogólnej metody różnic skończonych określania nieustalonego pola temperatury. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, seria CMP, z.97,1988, s.211-213
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
Modelowanie numeryczne pól temperatury. Praca zbiorowa pod red.prof.zw.dr inż.Jana Szarguta

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.

PYTKO P.: Experimental study of flow induced by rotating axial paddle wheels: Zagadnienia budowy i eksploatacji wentylatorów. Katedra Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH, 2016.

Additional information:

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