Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fundamentals of incompressible flow
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
WGGO-1-512-s
Wydział:
Wiertnictwa, Nafty i Gazu
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Geoinżynieria i Górnictwo Otworowe
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Kuczyński Szymon (szymon.kuczynski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

This is a comprehensive one-semester course on fundamentals of incompressible fluid flow that includes 15h of lectures and 15h of project excercises. The course allows to:
- understand basic laws, principles and phenomena in the area of incompressible fluid flow;
- to solve simplified examples of incompressible fluid flow;
- theoretical and practical preparation which enable students to apply the acquired knowledge and skills in advanced courses and professional carrer.

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 knows and understands the flow properties of incompressible fluids, fundamentals of fluid mechanics, microscopic and macroscopic properties of liquids and gases; the continuum hypothesis; review of thermodynamics. GGO1A_W03, GGO1A_W01 Kolokwium
M_W002 Student knows and understands fundamentals of fluid flow kinematics, general equations of motion; stresses; constitutive relations; vorticity, circulation; Bernoulli’s equation; potential flow; viscous boundary layers; introduction to stability and turbulence. GGO1A_W03, GGO1A_W01 Kolokwium
M_W003 Student knows and understand balance equations. GGO1A_W03, GGO1A_W01 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student can develop numerical simulation of fluid flow in MATLAB (practical use and programming of numerical methods in fluid flow, checking and assessing the accuracy of numerical results). GGO1A_U01, GGO1A_U03 Wykonanie projektu
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
30 15 0 0 15 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 knows and understands the flow properties of incompressible fluids, fundamentals of fluid mechanics, microscopic and macroscopic properties of liquids and gases; the continuum hypothesis; review of thermodynamics. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student knows and understands fundamentals of fluid flow kinematics, general equations of motion; stresses; constitutive relations; vorticity, circulation; Bernoulli’s equation; potential flow; viscous boundary layers; introduction to stability and turbulence. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student knows and understand balance equations. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student can develop numerical simulation of fluid flow in MATLAB (practical use and programming of numerical methods in fluid flow, checking and assessing the accuracy of numerical results). - - - + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 5 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 3 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

1. Fundamental informations
Fluid flow as a part of mechanics of continuous media. Forces operating in fluids. Stress tensor. Physical properties of fluids. Newtonian and non-Newtonian fluids.

2. Fluid kinematics
Fluid motion analysis methods. Speed, acceleration. Lagrange method. Euler’s method. The path of the molecule, the line and the current tube, the volume flow. Flow continuity equation.

3. Hydrostatics.
Equations of hydrostatics. Absolute fluid balance. Hydrostatic pressure on the walls. Archimedes’ law. Relative equilibrium of liquids. Balance of the Earth’s atmosphere.

4. Dynamics of perfect fluids
Equation of motion of non-viscous fluids (Euler’s equation). Bernoulli’s equation and its transformation. Interpretation and application of the Bernoulli equation.

5. Dynamics of Newtonian fluids
Navier-Stokes motion equations. Laminar flow in a circular duct. The similarity of flows. Numbers and criteria of similarity. Flows in porous media. Darcy’s law

6. Basics of the theory of turbulent flows.
Reynolds experience. The essence of turbulent flows. Degree of turbulence. Reynolds equations. Tensor of turbulent stresses. The boundary layer. Flow around the cylinder and ball. Separation of the boundary layer

7. Flows in pipelines.
Linear resistance coefficient. The influence of wall roughness on the linear loss coefficient. Average speed. Hydraulic diameter. Local losses.

Ćwiczenia projektowe (15h):

Solving particular problems with numerical methods in MATLAB (or other software), i.e. fluid flow in porous media.

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 pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

- Presence is obligatory on project classes in accordance with the study regulations;
- Knowledge of the material given in the lectures;
- The condition for passing the subject is to get a positive grade from the colloquium and project;
- Course policies.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – 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 projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

50% colloquium i 50% project.

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

The possibility of leveling up (caused by student’s absence during classes):
1) participate in classes at another group,
2) in exceptional cases during consultations.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Basic knowledge of MATLAB or other software.
Laptop with MATLAB or active access to Virtual Laboratory (VL) of WWNiG.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1 Bobok, E. (1993). Fluid mechanics for petroleum engineers (Vol. 32). Elsevier.
2 Gryboś R.: Podstawy mechaniki płynów. Warszawa, PWN,1998.
3 Wacławik J.: Mechanika płynów i termodynamika. Kraków, Wydawnictwo AGH, 1993.
4 Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R.: Mechanika płynów w inżynierii środowiska. Warszawa, PWN,1997.
5 Mitosek M.: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Warszawa, PWN, 2001
6 Batchelor G.K. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge, University Press 1970.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1 Kuczyński S., Łaciak M., Olijnyk A., Szurlej A., Włodek T. (2019). Techno-Economic Assessment of Turboexpanders Application at Natural Gas Regulation Stations. Energies.

2 Kuczyński S., Łaciak M., Olijnyk A., Szurlej A., Włodek T. (2019). Thermodynamic and Technical Issues of Hydrogen and Methane-Hydrogen Mixtures Pipeline Transmission. Energies

3 Dąbrowski K.M., Kuczyński S., Barbacki J., Włodek T., Smulski R., Nagy S., (2019). Downhole measurements and determination of natural gas composition using Raman, Journal of Natural Gas Science and Engineering

4 Kuczyński S., Liszka K., Łaciak M., Olijnyk A., Szurlej A. Performance tests of home, fast refueling station of compressed natural gas (CNG). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. (in-review)

5 Kuczyński, S., Włodek, T., Smulski, R., Dąbrowski, K., Krakowiak, M., Barbacki, J., Pawłowski, M. (2017). Application of Raman spectroscopy analysis in unconventional natural gas reservoirs – density and pressure dependence on Raman signal intensity. AGH Drilling, Oil, Gas, 34(3), 761-774

6 Włodek, T., Kuczyński, S., Smulski, R., Polański, K. (2016). Application of a Raman scattering analyzer for the determination of natural gas composition at a processing plant. AGH Drilling, Oil, Gas, 33(3), 619-627.

7 Volpi, V., Forlin, E., Baroni, A., Estublier, A., Donda, F., Civile, D., Caffau M., Kuczyński S., Vincké, O., Delprat-Jannaud, F. (2015). Evaluation and Characterization of a Potential CO2 Storage Site in the South Adriatic Offshore. Oil & Gas Science and Technology, 70(4), 695-712.

8 Kuczyński, S., Skokowski, D. H., Włodek, T., Polański, K. (2015). Compressed air energy storage as backup generation capacity combined with wind energy sector in Poland – implementation possibilities. AGH Drilling, Oil, Gas, 32(1), 23-32.

9 Kuczyński, S. (2014). Analysis of Vapour Liquid Equilibria in Unconventional Rich Liquid Gas Condensate Reservoirs. ACTA Universitatis Cibiniensis, 65(1), 46-51.

10 Włodek, T., Kuczyński, S., Hendel, J. (2014). Technical and economic issues of offshore pipeline carbon dioxide transportation. AGH Drilling, Oil, Gas, 31(2), 341-354.

Informacje dodatkowe:

Before starting the project, the student should familiarize with the MATLAB software.
It is possible to prepare a project on topics proposed by the student and accepted by the lecturer.
The lecturer reserves the right to make changes to this syllabus as necessary.