Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechanika płynów - modelowanie
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RAIR-1-407-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Kołodziejczyk Krzysztof (krkolodz@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu mechaniki płynów. AIR1A_W05 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
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 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W003 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 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania AIR1A_W05 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
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 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. AIR1A_U09 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu modelowania zagadnień mechaniki płynów AIR1A_K03, AIR1A_K02 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Udział w dyskusji,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
40 26 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu 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 uporządkowaną wiedzę z modelowania przepływu płynów, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu płynu i programów komercyjnych stosowanych do zagadnień mechaniki płynów + - - - - - - - - - -
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania - - + - - - - - - - -
Umiejętności
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. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu modelowania zagadnień mechaniki płynów + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (26h):

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.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):

Przeprowadzenie pomiarów na stanowiskach laboratoryjnych:
- pomiar średniej prędkości przepływu gazu w rurociągu,
- pomiar oporów przepływu,
- 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.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o przykładowe analizy oraz fragmenty analiz odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci po wstępie teoretycznym i przeszkoleniu w zakresie prowadzonego ćwiczenia z pomocą prowadzącego wykonują pomiary, W trakcie zajęć z zakresu modelowania numerycznego, studenci wraz z prowadzącym w pracowni komputerowej wykonują analizy numeryczne dla przepływów z pomiarów laboratoryjnych.
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.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Zaliczenie zajęć z pomiarami laboratoryjnymi odbywa się na podstawie przygotowanego przez studenta sprawozdania. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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.

Informacje dodatkowe:

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