Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Energetyka (S2)
specjalność: energetyka odnawialnych źródeł energii
Sylabus przedmiotu Metody numeryczne w energetyce:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Energetyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody numeryczne w energetyce | ||
| Specjalność | technologie jądrowe i wodorowe | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Technologii Energetycznych | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Aleksandra Dembkowska <Aleksandra.Dembkowska@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawy termodynamiki i wymiany ciepła. |
| W-2 | Podstawy mechaniki płynów |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studenta z metodyką numerycznej mechaniki płynów (CFD) i możliwościami jej wykorzystania do projektowania w energetyce. |
| C-2 | Zapoznanie studenta z metodyką i możliwościami wykorzystania symulatorów procesowych do modelowania systemów energetycznych. |
| C-3 | Celem zajęć laboratoryjnych jest ukształtowanie umiejętności z zakresu wykorzystywania komercyjnie dostepnego oprogramowania CFD oraz symulatorów procesowych w praktycznych zastosowaniach |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Praktyczne wykorzystanie poznanych na wykładzie metod numerycznych przy użyciu dostępnego oprogramowania. Generowanie siatki numerycznej za pomocą preprocesora: tworzenie dwu- i trójwymiarowych geometrii, definiowanie warunków brzegowych, generowanie siatek numerycznych. Opis zjawisk w pakiecie CFD przez dobór i składanie podstawowych modeli przenoszenia, generowanie pliku komend. Rozwiazywanie problemów przenoszenia w płynach na wybranych przykładach. Opracowanie i prezentacja wyników symulacji. Praktyczne wykorzystanie możliwości symulatorów procesowych w obliczeniach termodynamicznych i do obliczeń projektowych elementów instalacji. Zaliczenie. | 45 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Metody numeryczne stosowane w różnych skalach długości i czasu. Analiza zjawisk przenoszenia za pomocą metod obliczeniowej mechaniki płynów (CFD). Różniczkowe równania ciągłości, bilansu pędu, masy i energii, uogólnione równanie przenoszenia, warunki jednoznaczności rozwiązań równań transportu. Typy warunków brzegowych. Przepływy burzliwe i ich modele: cechy przepływów burzliwych, równania Reynoldsa, modele burzliwości algebraiczne i różniczkowe, funkcje przyścienne. Podstawy numerycznego rozwiazywania równań transportu pędu, masy i energii. Metody dyskretyzacji równań transportu – objętości kontrolnej i elementu skończonego. Pakiety komercyjne CFD: cechy charakterystyczne i użytkowe. Strategie modelowania systemów energetycznych. Obliczenia symulacyjne systemów energetycznych i programy symulacyjne – cechy charakterystyczne i użytkowe. Zaliczenie końcowe. | 15 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 45 |
| A-L-2 | Praca własna. | 10 |
| 55 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 15 |
| A-W-2 | Praca własna studenta. | 5 |
| 20 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z wykorzystaniem środków do prezentacji multimedialnych. |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. |
| M-3 | Konsultacje. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie wykładów. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Sprawdzian praktyczny - przeprowadzenie modelowania na wybranym przykładzie. |
| S-3 | Ocena formująca: Sprawozdania pisemne z wykonanych zadań problemowych w ramach ćwiczeń laboratoryjnych. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ENE_2A_TJiW/03_W01 W01 Student zna podstawowe zasady i definicje numerycznej mechaniki płynów i teorii systemów w odniesieniu do zagadnień występujących w energetyce | ENE_2A_W08 | — | — | C-2, C-1 | T-W-1 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ENE_2A_TJiW/03_U01 Student potrafi przeprowadzić symulacje numeryczne podstawowych urządzeń energetycznych oraz prostych systemów energetycznych z wykorzystaniem komercyjnie dostępnego oprogramowania. | ENE_2A_U09 | — | — | C-3 | T-L-1 | M-2 | S-2, S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ENE_2A_TJiW/03_K01 Student rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych. | ENE_2A_K04 | — | — | C-3 | T-W-1, T-L-1 | M-2 | S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_TJiW/03_W01 W01 Student zna podstawowe zasady i definicje numerycznej mechaniki płynów i teorii systemów w odniesieniu do zagadnień występujących w energetyce | 2,0 | Student nie opanował podstawowej wiedzy podanej na wykładzie ani na ćwiczeniach laboratoryjnych. |
| 3,0 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i na ćwiczeniach laboratoryjnych. | |
| 3,5 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i na ćwiczeniach laboratoryjnych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w stopniu dostatecznym. | |
| 4,0 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i na ćwiczeniach laboratoryjnych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w stopniu dobrym | |
| 4,5 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i na ćwiczeniach laboratoryjnych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w znacznym stopniu | |
| 5,0 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i na ćwiczeniach laboratoryjnych i potrafi ją zinterpretować i w pełni wykorzystać praktycznie |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_TJiW/03_U01 Student potrafi przeprowadzić symulacje numeryczne podstawowych urządzeń energetycznych oraz prostych systemów energetycznych z wykorzystaniem komercyjnie dostępnego oprogramowania. | 2,0 | Student nie potrafi wykorzystać wiedzy teoretycznej do samodzielnego sformułowania modelu obliczeniowego. Nie potrafi zastosować żadnej z metod obliczeniowych podanych na wykładzie i ćwiczeniach laboratoryjnych |
| 3,0 | Student poprawienie dobiera metody numeryczne oraz potrafi je zastosować w sposób odtwórczy do rozwiązania wybranych problemów | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | Student poprawienie dobiera metody numeryczne oraz potrafi je zastosować do rozwiązania wybranych problemów. | |
| 4,5 | ||
| 5,0 | Student potrafi samodzielnie i bezbłędnie zastosować poznane metody numeryczne do symulacji i analizy zadanego problemu |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_TJiW/03_K01 Student rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student w podstawowym stopniu rozumie potrzebę ciągłego kształcenia się i doskonalenia zawodowego. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Patankar S., Numerical Heat Transfer And Fluid Flow, McGraw-Hill, Book Company, 1980
- Versteeg H. K., Malalasekera W., An Introduction to Computational Fluid Dynamics. The Finite Volume Method, Pearson Education Limited, 2007
- Anderson J. D., Computational Fluid Dynamics. The Basics with Applications., McGraw-Hill Book Company, 1995
- J.W. Prosnak, Równania klasycznej mechaniki płynów, PWN, Warszawa, 2006
- Zdzisław Jaworski, Numeryczna mechanika płynów w inżynierii chemicznej i procesowej, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2005
- Z. Kazimierski, Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2004
- J.W. Elsner, Turbulencja przepływów, PWN, Warszawa, 1987
- J. Jeżowski, Wprowadzenie do projektowania systemów technologii chemicznej, Część 1. Teoria, Wydawnictwo Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2002
- J. Jeżowski, A. Jeżowska, Wprowadzenie do projektowania systemów technologii chemicznej, Część 2. Przykłady obliczeń, Wydawnictwo Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2002
Literatura dodatkowa
- Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wąsowski, Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 2005
- E. Majchrzak, J i M. Jankowscy, Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy, WPŚ, Gliwice, 2011