Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S2)
specjalność: Inżynieria procesów w technologiach przetwórczych
Sylabus przedmiotu Obliczeniowa mechanika płynów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Obliczeniowa mechanika płynów | ||
| Specjalność | Inżynieria procesów wytwarzania olefin | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Zdzisław Jaworski <Zdzislaw.Jaworski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Halina Murasiewicz <Halina.Murasiewicz@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawy mechaniki płynów |
| W-2 | Podstawy metod numerycznych |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Ukształtowanie umiejętności analizy procesów transportu, projektowania i umiejętności obsługi zaawansowanych pakietów obliczeniowych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Zadania z numerycznej mechaniki płynów dla aparatury procesowej w przemysle chemicznym i pokrewnych (w szczególności przy uwzględnieniu własności nienewtonowskich mediów). | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Zakres i metoda Numerycznej Mechaniki Płynów, kody komercyjne. Prawa zachowania pędu, ciepła i masy w płynach: Różniczkowe równania ciągłości, bilansu pędu, masy i energii, uogólnione równanie przenoszenia (RP), warunki jednoznaczności rozwiązań RP, typy warunków brzegowych. Przepływy burzliwe i ich modele: Cechy przepływów burzliwych, równania Reynoldsa, modele burzliwości algebraiczne i różniczkowe, funkcje przyścienne. Modele szczegółowe CFD; Przepływy burzliwe, płynów nieniutonowskich, mediów porowatych, płynów dwufazowych, reakcji chemicznych, procesów przenoszenia molekularnego, promieniowania. Podstawy numerycznego rozwiązywania równań przenoszenia; Metody dyskretyzacji RP – objętości kontrolnej i elementu skończonego, schematy interpolacyjne, algorytmy sprzęgania równania ciągłości, numeryczne rozwiązania wielkich układów równań algebraicznych. Pakiety komercyjne CFD; typy pakietów, cechy charakterystyczne i użytkowe, wymagania hardware’owe, przewidywane kierunki rozwoju. | 30 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Studiowanie literatury źródłowej i literatury przedmiotu. | 15 |
| A-L-2 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-L-3 | Konsultacje z osoba prowadzącą zajęcia i praca własna. | 15 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Studiowanie materiału, przygotowanie do zaliczenia | 30 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metody podające: wykład informacyjny |
| M-2 | Metody praktyczne: praca przy komputerze w laboratorium |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne treści teoretycznych wykładu |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie laboratorium jako ocena średnia z poszczególnych etapów |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_C04-C09_W01 Studenci zdobywają wiedzę z zakresu formułowania i rozwiązania zagadnień transportu pędu, ciepła i masy za pomocą metod numerycznej mechniki płynów. | ICHP_2A_W04 | T2A_W01, T2A_W02 | — | C-1 | T-W-1, T-L-1 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_C04-C09_U01 Student potrafi zaprojektować geoemtrię układu, przeprowadzić symulacje numeryczne w programie ANSYS FLUENT oraz przeanalizować uzyskane wyniki. | ICHP_2A_U08 | T2A_U08 | InzA2_U01 | C-1 | T-W-1, T-L-1 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_C04-C09_K01 Student jest zorientowany na samodzielne korzystanie ze specjalistycznego oprogramowanie, rozwiązywanie oraz analizowanie procesów przenoszenia masy, pędu i energii | ICHP_2A_K03, ICHP_2A_K04 | T2A_K03, T2A_K04 | — | C-1 | T-W-1, T-L-1 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C04-C09_W01 Studenci zdobywają wiedzę z zakresu formułowania i rozwiązania zagadnień transportu pędu, ciepła i masy za pomocą metod numerycznej mechniki płynów. | 2,0 | Student nie opanował podstawowej wiedzy podanej na wykładzie ani na ćwiczeniach obliczeniowych. |
| 3,0 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie oraz ćwiczeniach obliczeniowych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w nieznacznym stopniu. | |
| 3,5 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie oraz ćwiczeniach obliczeniowych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w stopniu dostatecznym. | |
| 4,0 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie oraz ćwiczeniach obliczeniowych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w stopniu dobrym. | |
| 4,5 | Student opanował pełną wiedzę podaną na wykładzie oraz ćwiczeniach obliczeniowych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w znacznym stopniu. | |
| 5,0 | Student opanował w pełni wiedzę podaną na wykładzie oraz ćwiczeniach laboratoryjnych i potrafi ją właściwie zinterpretować i w pełni wykorzystać praktycznie. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C04-C09_U01 Student potrafi zaprojektować geoemtrię układu, przeprowadzić symulacje numeryczne w programie ANSYS FLUENT oraz przeanalizować uzyskane wyniki. | 2,0 | Student nie potrafi wykorzystac wiedzy teoretycznej do samodzielnego sformułowania podstawowych równan i obliczen obliczeniowych. Nie potrafi zastosowac zadnej z podanych na wykładzie i cwiczeniach metod obliczeniowych |
| 3,0 | Student potrafi sformułować proste zadanie transportowe pedu, ciepła i masy, zaprojektowac i przeprowadzic symulacje numeryczne wybranej geometrii układu w sposób odtwórczy | |
| 3,5 | Student potrafi wykorzystac wiedze teoretyczna i formułuje zwiazki ilościowe procesów transportu z małymi uchybieniami. Potrafi zastosowac najprostsze z podanych na wykładach i cwiczeniach metod obliczania numerycznego i zastosowania w obliczeniach. | |
| 4,0 | Student potrafi samodzielnie stworzyc model matematyczny do rozwiazania numerycznego problemu obliczeniowego. W modelu i obliczeniach występują nieliczne błedy. Potrafi samodzielnie, z niewielkimi uchybieniami, przygotowac dane do rozwiazania problemu. | |
| 4,5 | Student potrafi samodzielnie, z niewielkimi uchybieniami, stworzyc opis matematyczny do rozwiazania zadanego problemu numerycznego. Potrafi samodzielnie przygotowac dane, rozwiazac problem obliczeniowy i oddaje w terminie wyniki zadań własnych, w których nie ma znaczacych błędów. | |
| 5,0 | Student potrafi samodzielnie i bezbłednie stworzyc model matematyczny do numerycznego rozwiazania zadanego problemu. Potrafi samodzielnie wybrać najwłasciwsza metode obliczeniowa do rozwiazania równan modelowych. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C04-C09_K01 Student jest zorientowany na samodzielne korzystanie ze specjalistycznego oprogramowanie, rozwiązywanie oraz analizowanie procesów przenoszenia masy, pędu i energii | 2,0 | Student nie jest świadomy konieczności stosowania nowoczesnych narzędzi numerycznej mechaniki płynów i rozwiazań w zadaniach obliczeniowych, nie wykazuje aktywności w ich poszukiwaniu oraz współpracy z pozostałymi członkami grupy. |
| 3,0 | Student jest zorientowany na samodzielne korzystanie ze specjalistycznego narzędzia projektowego - numerycznej mechaniki płynów. Popełniane przy tym błędy nie są kardynalne. Student wykazuje ograniczoną aktywność w poszukiwaniu rozwiązań oraz stara się współpracować z pozostałymi członkami grupy. | |
| 3,5 | Student wykonuje niektóre polecenia lidera w zakresie stosowania nowoczesnych narzędzi numerycznej mechaniki płynów. Chętnie współpracuje z pozostałymi członkami grupy w zakresie rozwiazań w zadaniach obliczeniowych. | |
| 4,0 | Student dokładnie wykonuje polecenia lidera i współpracuje z pozostałymi członkami grupy w sposób kreatywny i innowacyjny w uzyskiwaniu numerycznych rozwiązań procesów transportu. | |
| 4,5 | Student potrafi współpracować z liderem a w razie potrzeby go kreatywnie zastąpić w zakresie zagadnień obliczeniowych mechaniki płynów. | |
| 5,0 | Student zna metody CFD i pelni rolę lidera dobrze kierującego grupą, potrafi wykorzystać potencjał każdego z członków grupy. |
Literatura podstawowa
- Prosnak W.J., Równania klasycznej mechaniki płynów, PWN, Warszawa, 2006
- Jaworski Z., Numeryczna mechanika płynów w inŜynierii chemicznej i procesowej, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2005
- Kazimierski Z., Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2004
Literatura dodatkowa
- Versteeg H.K., Malalasekera W., An introduction to Computational Fluid Dynamics, Longman, Harlow, 1995
- Malczewski J., Piekarski M., Modele procesów transportu masy, pędu i energii, PWN, Warszawa, 1992