Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Metody optymalizacji eksperymentów numerycznych
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-111-II-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Informatyka w inżynierii mechanicznej
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Wołoszyn Jerzy (jwoloszy@agh.edu.pl)
Module summary

W ramach modułu przedstawiane są podstawowe jak i zaawansowane metody planowania eksperymentów komputerowych, aproksymacji wyników obliczeń, analizy wrażliwości oraz optymalizacji. Zajęcia prowadzone są w pakietach ANSYS WB, MATLAB oraz PYTHON.

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 ma potrzebę ciągłego dokształcania się, potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy MBM2A_K02 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Examination
Skills: he can
M_U001 posiada umiejętność planowania eksperymentów numerycznych i optymalizacji MBM2A_U10, MBM2A_U20, MBM2A_U18, MBM2A_U21, MBM2A_U05, MBM2A_U03 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 ma wiedzę z zakresu metod planowania eksperymentów numerycznych MBM2A_W05, MBM2A_W03, MBM2A_W02 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Examination
M_W002 posiada wiedzę związaną z optymalizacją jedno i wielokryterialną MBM2A_W03, MBM2A_W02 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Examination
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 14 0 26 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 ma potrzebę ciągłego dokształcania się, potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 posiada umiejętność planowania eksperymentów numerycznych i optymalizacji - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 ma wiedzę z zakresu metod planowania eksperymentów numerycznych + - + - - - - - - - -
M_W002 posiada wiedzę związaną z optymalizacją jedno i wielokryterialną + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 107 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (14h):
  1. Pojęcie i rola eksperymentów numerycznych
  2. Metody analizy wrażliwości
  3. Podstawy planowania eksperymentu, charakterystyka obiektu badań, metoda analizy regresji
  4. Metody planowania eksperymentów numerycznych
  5. Plany doświadczeń czynnikowych na dwóch i trzech poziomach
  6. Plany wielopoziomowe – kompozycyjne
  7. Plany optymalne – podstawowe założenia i kryteria optymalności
  8. Zaawansowane algorytmy aproksymacji wyników oblczeń numerycznych
  9. Metody optymalizacji jedno i wielokryterialne
  10. Metody analizy wrażliwości
Laboratory classes (26h):
  1. Wprowadzenie do planowania eksperymentów w pakiecie ANSYS i MATLAB
  2. Planowanie eksperymentów z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS Workbench, Matlab, Python
  3. Badanie wrażliwości i istotności parametrów modelu z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS Workbench, Matlab, Python
  4. Przeprowadzenie optymalizacji wielokryterialnej z wykorzystaniem pakietu ANSYS Workbench, Matlab, Python
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 zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest zaliczenie kolokwium końcowego na ocenę pozytywną. Dodatkowo konieczne jest zaliczenie zadań umieszczonych na platformie AGH UPEL.

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 jest średnią ważoną ocen z egzaminu 60% i ćwiczeń laboratoryjnych 40%.

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

Zaległości powstałe wskutek nieobecności studenta na laboratoriach nadrabiane są przez studenta indywidualnie, co sprawdzane jest poprzez rozwiązanie dodatkowych zadań.

Prerequisites and additional requirements:

Student powinien posiadać ogólną wiedzę z matematyki oraz inżynierii mechanicznej, umiejętnością dodatkową jest posługiwanie się środowiskiem inżynierskim ANSYS Workbench oraz MATLAB/GNU Octave lub Python.

Recommended literature and teaching resources:

1. Kazimierz Mańczak. Technika Planowania Eksperymentu. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1976.
2. Kazimierz Mańczak. Metody Identyfikacji Wielowymiarowych Obiektów Sterowania. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, wydanie wyd. 2 częściowo zm., 1979.
3. Montgomery, D.C., Design and Analysis of Simulation Experiments (Wiley), 2009.

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

Global sensitivity analysis of borehole thermal energy storage efficiency on the heat exchanger arrangement / Jerzy WOŁOSZYN // Energy Conversion and Management ; ISSN 0196-8904. — 2018 vol. 166, s. 106–119.

Badanie wpływu wybranych parametrów konstrukcyjnych i materiałowych na głębokość otworowego wymiennika ciepła — Research the influence of several designs and material parameters of calculated borehole heat exchanger depth / Jerzy WOŁOSZYN // Modelowanie Inżynierskie / Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechniki Śląskiej ; ISSN 1896-771X. — 2016 t. 27 nr 58, s. 139–144.

Sensitivity analysis of efficiency thermal energy storage on selected rock mass and grout parameters using design of experiment method / Jerzy WOŁOSZYN, Andrzej GOŁAŚ // Energy Conversion and Management ; ISSN 0196-8904. — 2014 vol. 87, s. 1297–1304. — Bibliogr. s. 1304, Abstr.. — tekst: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S019689041400260X/pdfft?md5=04b9fc98a5dbc79e5bf809614300fbd8&pid=1-s2.0-S019689041400260X-main.pdf

Influence of several designs and material parameters on borehole heat exchanger efficiency / Jerzy WOŁOSZYN, Andrzej GOŁAŚ // W: ENTECH’14 : Energy Technologies conference : December 22–24, 2014, Yildiz : proceedings / ed. Ahmet Selim Dalkiliç. — Istanbul : DAKAM Publishing, 2014. — ISBN: 978-605-5120-98-6. — S. 123–135. — Bibliogr. s. 135,

Sensitivity analysis of ground source heat pump performance on selected soil and operating parameters / Jerzy WOŁOSZYN, Andrzej GOŁAŚ // W: SGEM 2015 : 15\textsuperscript{th} international multidisciplinary scientific geoconference : energy and clean technologies : nuclear technologies, renewable energy sources and clean technologies, recycling, air pollution and climate change : 18–24, June, 2015 Albena, Bulgaria : conference proceedings. — Sofia : STEF92 Technology Ltd., cop. 2015. — (International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM ; ISSN 1314-2704). — ISBN: 978-619-7105-38-4. — S. 511–518. — Bibliogr. s. 518,

Additional information:

None