Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Hydromechanika
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
WGGO-1-518-s
Wydział:
Wiertnictwa, Nafty i Gazu
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Geoinżynieria i Górnictwo Otworowe
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr Dąbrowski Karol (karol.dabrowski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł przedstawia zaawanasowane zagadnienia z przepołów płynów, oraz omawia ich opis matematyczny.

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 (zna i rozumie) tematy podstawowych właściwości fizycznych płynów oraz podstawy definicji z zakresu mechaniki płynów. GGO1A_W03, GGO1A_W01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W002 (zna i rozumie) podstawowe modele matematycze płynów. GGO1A_W05, GGO1A_W02 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W003 (zna i rozumie) zagadnienia z dziedziny hydrostatyki, kinematyki i dynamiki płynów. GGO1A_W03, GGO1A_W01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W004 (potrafi) określić podstawowe parametry przepływów w rurach i ośrodkach porowatych. GGO1A_W03 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 (potrafi) przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne w płynach, oraz opracować i przedstawić ich wynik. GGO1A_U01, GGO1A_U03, GGO1A_U05 Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 (potrafi) określić podstawowe parametry przepływów w rurach i ośrodkach porowatych. GGO1A_U06, GGO1A_U05 Odpowiedź ustna,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach
M_U003 (potrafi) dokonywać obliczeń z zakresu hydrostatyki oraz przepływu w przewodach pod ciśnieniem GGO1A_U04, GGO1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 (portafi) realizować zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. GGO1A_K04, GGO1A_K03 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
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
45 15 15 15 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 (zna i rozumie) tematy podstawowych właściwości fizycznych płynów oraz podstawy definicji z zakresu mechaniki płynów. + + + - - - - - - - -
M_W002 (zna i rozumie) podstawowe modele matematycze płynów. + + - - - - - - - - -
M_W003 (zna i rozumie) zagadnienia z dziedziny hydrostatyki, kinematyki i dynamiki płynów. + + - - - - - - - - -
M_W004 (potrafi) określić podstawowe parametry przepływów w rurach i ośrodkach porowatych. - + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 (potrafi) przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne w płynach, oraz opracować i przedstawić ich wynik. + - + - - - - - - - -
M_U002 (potrafi) określić podstawowe parametry przepływów w rurach i ośrodkach porowatych. - - + - - - - - - - -
M_U003 (potrafi) dokonywać obliczeń z zakresu hydrostatyki oraz przepływu w przewodach pod ciśnieniem - - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 (portafi) realizować zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. - + + - - - - - - - -
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 45 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 6 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 14 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. Wiadomości wstępne

    Mechanika płynów jako dział mechaniki ośrodków ciągłych. Siły działające w płynach. Tensor naprężeń. Właściwości fizyczne płynów. Płyny newtonowskie i nienewtonowskie.

  2. Kinematyka płynów

    Metody analizy ruchu płynów. Prędkość, przyśpieszenie. Metoda Lagrange¢a. Metoda Eulera. Tor cząsteczki, linia prądu i rurka prądu, strumień objętości. Równanie ciągłości przepływu.

  3. Hydrostatyka.

    Równania hydrostatyki. Równowaga bezwzględna płynu. Napór hydrostatyczny na ściany. Prawo Archimedesa. Równowaga względna cieczy. Równowaga atmosfery ziemskiej.

  4. Dynamika płynów doskonałych

    Równanie ruchu płynów nielepkich (równanie Eulera). Równanie Bernoulliego i jego przekształcenie. Interpretacja i zastosowania równania Bernoulliego.

  5. Dynamika płynów newtonowskich

    Równania ruchu Naviera-Stokesa. Przepływ laminarny w przewodzie o przekroju kołowym. Podobieństwo przepływów. Liczby i kryteria podobieństwa. Przepływy w ośrodkach porowatych. Prawo Darcy’ego

  6. Podstawy teorii przepływów turbulentnych.

    Doświadczenia Reynoldsa. Istota przepływów turbulentnych. Stopień turbulencji. Równania Reynoldsa. Tensor naprężeń turbulentnych. Warstwa przyścienna. Opływ cylindra i kuli. Oderwanie warstwy przyściennej

  7. Przepływy w rurociągach.

    Współczynnik oporów liniowych. Wpływ szorstkości ścian na wielkość współczynnika strat liniowych. Prędkość średnia. Średnica hydrauliczna. Straty miejscowe.

  8. Podstawy dynamiki płynów ściśliwych.

    Gazy doskonałe i rzeczywiste. Wypływ gazu ze zbiornika. Liczba Macha. Przepływy poddźwiękowe i naddźwiękowe. Dysza de Lavala.

Ćwiczenia audytoryjne (15h):

1. Określenie wektorowego pola prędkości i pola przyśpieszenia w przepływach.
2. Przepływy wirowe. Obliczenie składowych prędkości kątowej.
3. Równowaga względna cieczy. Ruch postępowy i ruch obrotowy zbiorników z cieczą.
4. Zastosowania techniczne równania Bernoulliego. Zwężka Venturiego.
5. Przepływy laminarne i turbulentne. Liczba Reynoldsa. Obliczenie parametrów krytycznych przepływu.
6. Obliczenie strat liniowych i strat miejscowych w układzie pompowym. Dobór pompy.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):

1. Manometry cieczowe. Pomiar ciśnienia za pomocą mikromanometru z rurką pochyłą.
2. Pomiary ciśnienia i prędkości płynu za pomocą rurki Pitota i rurki Prandtla.
3. Pomiary strumienia objętości w przewodach za pomocą zwężki. Określenie liczby Reynoldsa. Określenie stosunku prędkości średniej do maksymalnej.
4. Przepływy w ośrodku porowatym. Pomiary ciśnienia za pomocą piezometrów i wyznaczenie współczynnika filtracji.
5. Pomiary i wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy.

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 audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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:

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie kolokwium. Zaliczenie laboratoriów na postawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie wykładu na podstawie kolokwium zaliczeniowego.

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 audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest równa 0.5*Oc+0.3*Ol+0.2*Ow,
gdzie Oc -ocena z ćwiczeń, Ol – ocena za laboratorium, Ow – ocena z kolokwium zaliczeniowego z wykładu.
Oceny Oc i Ol muszą być pozytywne.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
  • Ćwiczenia audytoryjne – dopuszczalna 1 nieobecność, każdą nieobecność ponadto należy odrobić: z innymi grupami lub w wyznaczony przez prowadzącego sposób (samodzielne opanowanie materiału).
  • Ćwiczenia laboratoryjne – w ramach ćwiczeń laboratoryjnych obowiązuje zaliczenie wykonywanych na zajęciach ćwiczeń/projektów. W przypadku nieobecności na zajęciach student wykazuje znajomość materiału poprzez samodzielne wykonanie ćwiczenia/projektu.
  • Wykłady – obecność na wykładach jest nieobowiązkowa.
Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawy matematyki, fizyki i mechaniki płynów.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1 J.J. Bloomer ''Practical Fluid Mechanics for Engineering Applications''
2 H. Oertel ''Prandtl's Essentials of Fluid Mechanics''.
3 H. Walden ''Mechanika Cieczy i Gazów''
4 M. Mitosek ''Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska''
5 C.T Crowe ''Engineering Fluid Mechanics''

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  • Dąbrowski, K. M., et al. “Downhole measurements and determination of natural gas composition using Raman spectroscopy.” Journal of Natural Gas Science and Engineering 65 (2019): 25-31.
  • Nagy S. et al. ”Zagadnienia eksploatacji niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego w skałach mułowcowo-łupkowych” Wydawnictwa AGH 2018
  • Dąbrowski, K. M., Kuczyński, S., Włodek, T., Smulski, R., Barbacki, J. (2018). Characterization of
    natural gas by Raman spectroscopy and its application for in-situ measurements. AGH Drilling, Oil,
    Gas, 35(1).
Informacje dodatkowe:

Nieusprawiedliwiona nieobecność na więcej niż połowie zajęć (usprawiedliwienie nieobecności – zwolnienie lekarskie do 2 tyg. od nieobecności) skutkuje brakiem zaliczenia. Termin konsultacji po uzgodnieniu mailowym.