Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Modelowanie przepływów płynów i ciepła
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
GIKS-2-115-WK-s
Wydział:
Górnictwa i Geoinżynierii
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Wentylacja i klimatyzacja przemysłowa
Kierunek:
Inżynieria Kształtowania Środowiska
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Filipek Wiktor (Wiktor.Filipek@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Zapoznanie się z podstawowymi prawami i równaniami rządzącymi ruchem płynów oraz przepływem ciepła w sposób umożliwiający samodzielne modelowanie zagadnień przepływowych, mających znaczenie dla inżyniera. Zdobycie podstawowej wiedzy teoretycznej niezbędnej przy modelowaniu ruchu płynów oraz projektowanie złożonych zjawisk przepływowych, zachodzących w rozmaitego rodzaju maszynach i urządzeniach.

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 modelowania przepływów płynów i ciepła. IKS2A_W06, IKS2A_W05, IKS2A_W01 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie zagadnień adaptacji siatek do rozważanego problemu z zakresu modelowania przepływów płynów i ciepła, przygotowania siatki obliczeniowej, dyskretyzacji geometrii obszaru, dyskretyzacji równań modelu ciągłego i nałożenia na siatkę obliczeniową odpowiednich warunków brzegowo-początkowych. IKS2A_W06, IKS2A_W05, IKS2A_W01 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Student ma podstawową wiedzę z modelowania złożonych procesów przepływu płynów i ciepła, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu płynów i ciepła i programów komercyjnych stosowanych do tych zagadnień. IKS2A_W06, IKS2A_W05, IKS2A_W01 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników obliczeń numerycznych, rodzajów niepewności modelowania i sposobów ich zmniejszania. IKS2A_W06, IKS2A_W05, IKS2A_W01 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi zamodelować przepływ płynów i 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. IKS2A_U05, IKS2A_U03, IKS2A_U02, IKS2A_U01 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. IKS2A_U05, IKS2A_U03, IKS2A_U01 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu modelowania przepływ płynów i ciepła IKS2A_K02, IKS2A_U03, IKS2A_K03, IKS2A_K01 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
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 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 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu modelowania przepływów płynów i ciepła. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie zagadnień adaptacji siatek do rozważanego problemu z zakresu modelowania przepływów płynów i 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 płynów i ciepła, metod numerycznych stosowanych do symulacji przepływu płynów i ciepła i programów komercyjnych stosowanych do tych zagadnień. + - + - - - - - - - -
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 płynów i 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. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu modelowania przepływ płynów i ciepła + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 6 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

Podstawowe prawa przepływu ciepła. Przewodzenie, konwekcja, promieniowanie
Ustalone i nieustalone przewodzenie ciepła
Modele płynów
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.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):

1. Modelowanie 2D:
o Przygotowanie modelu geometrycznego przepływu z wymianą ciepła
o Przygotowanie modelu geometrycznego siatki, Typy siatek numerycznych
o Definicja modelu numerycznego, Typy modeli numerycznych.
o Wykonanie analizy numerycznej przepływu płynu oraz ciepła.
o Analiza uzyskanych wyników, ocena ich wiarygodności.

2. Modelowanie 3D:
o Przygotowanie modelu geometrycznego przepływu z wymianą ciepła
o Przygotowanie modelu geometrycznego siatki, Typy siatek numerycznych
o Definicja modelu numerycznego, Typy modeli numerycznych.
o Wykonanie analizy numerycznej przepływu płynu oraz ciepła.
o Analiza uzyskanych wyników, ocena ich wiarygodności.

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 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:

- Student obowiązany jest wykonać i zaliczyć wszystkie ćwiczenia laboratoryjne wskazane przez
prowadzącego zajęcia.
- Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych jest ostatni dzień zajęć w
danym semestrze. Jest to również koniec możliwości odrobienia ćwiczeń. Ocena z ćwiczeń
laboratoryjnych ustalana jest na podstawie ocen uzyskanych z wykonania zadanych ćwiczeń na
zajęciach oraz zadanych zagadnień do opracowania. Formę i tryb przedstawiania do zaliczeń
opracowań określa prowadzący zajęcia. Prowadzący zajęcia może również zezwolić na uzupełnienie
braków oraz poprawienie negatywnych ocen z zadanych zagadnień w formie elektronicznej. Należy
zaliczyć wszystkie wskazane przez prowadzącego zagadnienia.

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 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:

Na podstawie zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych (x 0.4) i z kolokwium zaliczeniowego (x 0.6).

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

- Dopuszczalna jest tylko jedna nieusprawiedliwiona nieobecność na ćwiczeniach laboratoryjnych.
- Jedna nieobecność usprawiedliwiona jak i nieusprawiedliwiona na zajęciach wymaga od studenta
odrobienia ćwiczeń laboratoryjnych, na których student był nieobecny (za zgodą prowadzącego można
odrobić na zajęciach innej grupy) lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Gryboś R.:Podstawy mechaniki płynów. T.1 i 2, PWN, 1998
2. Kazimierski Z.: Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów. Wyd.Politechniki Łódzkiej,Łódź,2004
3. Majchrzak E., Mochnacki B.: Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy. Wyd.II, Wyd.Politechniki Śląskiej, Gliwice 1996
4. Malczewski J.,Piekarski M.:Modele procesów transportu masy, pędu i energii.PWN Warszawa 1992
5. 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
6. 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
7. Kosma Z.: Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich. Polotechnika Radomska, 1999
8. 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
9. Majchrzak E., Mochnacki B.: Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy. Wyd.II, Wyd.Politechniki Śląskiej, Gliwice 1996
10. Malczewski J.,Piekarski M.:Modele procesów transportu masy, pędu i energii.PWN Warszawa 1992
11. Modelowanie numeryczne pól temperatury. Praca zbiorowa pod red.prof.zw.dr inż.Jana Szarguta

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Analiza pola prędkości w wyrobiskach przetwietrzanych przez dyfuzję — Airflow patterns inside a short blind heading / Marian BRANNY, Wiktor FILIPEK, Michał KARCH // Górnictwo i Geoinżynieria / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków ; ISSN 1732-6702. — Tytuł poprz.: Górnictwo (Kraków). — 2010 R. 34 z. 1, s. 41–51. — Bibliogr. s. 51, Streszcz., Summ.. — tekst: http://journals.bg.agh.edu.pl/GORNICTWO/2010-01/GG_2010_1_03.pdf
2. Badania modelowe przepływu powietrza w strefie przodkowej wyrobiska z wentylacją lutniową — Model research of air flow in blind headings with fun and duct system of ventilation / Marian BRANNY, Janusz SZMYD, Marek JASZCZUR, Remigiusz NOWAK, Wiktor FILIPEK, Waldemar WODZIAK // W: Materiały 7. Szkoły Aerologii Górniczej : Krynica-Zdrój, 9–11 października 2013, t. 1 / Sekcja Aerologii Górniczej Komitetu Górnictwa PAN, Politechnika Śląska. Wydział Górnictwa i Geologii. Instytut Eksploatacji Złóż. — Gliwice : Instytut Eksploatacji Złóż, 2013. — S. 161–173. — Bibliogr. s. 172–173,
3. Numerical simulation of ventilation of blind drifts with a force-exhaust overlap system in the condition of methan and dust hazards — Symulacja numeryczna przewietrzania wyrobisk ślepych systemem wentylacji kombinowanej w warunkach zagrożenia metanowego i pyłowego / Marian BRANNY, Wiktor FILIPEK // Archives of Mining Sciences = Archiwum Górnictwa ; ISSN 0860-7001. — 2008 vol. 53 no. 2, s. 221–234. — Bibliogr. s. 234. — tekst: http://archiwum.img-pan.krakow.pl/index.php/AMS/article/view/536/547
4. Prognozowanie temperatury powietrza w przodkach wyrobisk ślepych przewietrzanych wentylacją lutniową – 3D symulacja komputerowa — Prediction of air temperature in the working faces of blind headings with fan and duct ventilation system – 3D computer simulation / Marian BRANNY, Wiktor FILIPEK, Michał KARCH // Górnictwo i Geoinżynieria / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków ; ISSN 1732-6702. — Tytuł poprz.: Górnictwo (Kraków). — 2009 R. 33 z. 3, s. 43–54. — Bibliogr. s. 53–54, Streszcz., Summ.

Informacje dodatkowe:

Brak