Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Energetyka (S2)
Sylabus przedmiotu Metody numeryczne:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Energetyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody numeryczne | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Barbara Zakrzewska <Barbara.Zakrzewska@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Barbara Zakrzewska <Barbara.Zakrzewska@zut.edu.pl> | ||
| 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 | Celem wykładu jest zapoznanie studentów z metodami numerycznej mechaniki płynów (CFD), jej podstawami teoretycznymi oraz strategiami modelowania systemów energetycznych |
| C-2 | Zapoznanie studenta z dostępnymi symulatorami procesowymi wykorzystywanymi do symulacji systemów energetycznych i przygotowanie go do wykonywania podstawowych obliczeń z zastosowaniem symulatorów procesowych |
| C-3 | 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 | 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. | 30 |
| 30 | ||
| 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. | 30 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-L-2 | Praca własna studenta | 10 |
| A-L-3 | Konsultacje | 5 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Konsultacje | 5 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 10 |
| 45 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie wykładów |
| S-2 | Ocena formująca: Sprawozdania pisemne z wykonanych zadań problemowych |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Sprawdzian praktyczny - wykonanie symulacji z użyciem oprogramowania CFD |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ENE_2A_B03_W01 Studenci zdobywają wiedzę z zakresu formułowania i rozwiązania zagadnień transportu pędu, ciepła i masy za pomocą metod numerycznej mechniki płynów oraz symulacji systemów energetycznych | ENE_2A_W01, ENE_2A_W08 | — | — | C-1, C-2 | T-L-1, T-W-1 | M-2, M-1 | S-1 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ENE_2A_B03_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć stosować poznane metody rozwiązywania zagadnień numerycznych | ENE_2A_U09 | — | — | C-3 | T-L-1, T-W-1 | M-2, M-1 | S-3, 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ENE_2A_B03_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student podnosi swoje kompetencje zawodowe poprzez nabycie umiejętności posługiwania się metodami numerycznymi i programami symulacyjnymi. | ENE_2A_K04 | — | — | C-3 | T-L-1, T-W-1 | M-2 | S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_B03_W01 Studenci zdobywają wiedzę z zakresu formułowania i rozwiązania zagadnień transportu pędu, ciepła i masy za pomocą metod numerycznej mechniki płynów oraz symulacji systemów energetycznych | 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 kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_B03_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć stosować poznane metody rozwiązywania zagadnień numerycznych | 2,0 | Student nie potrafi wykorzystać wiedzy teoretycznej do samodzielnego sformułowania podstawowych równań i obliczeń projektowych. 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 kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_B03_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student podnosi swoje kompetencje zawodowe poprzez nabycie umiejętności posługiwania się metodami numerycznymi i programami symulacyjnymi. | 2,0 | |
| 3,0 | Student w podstawowym stopniu nabył zdolność posługiwania się poznanymi metodami numerycznymi | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- J.W. Prosnak, Równania klasycznej mechaniki płynów, PWN, Warszawa, 2006
- Zdzisław Jaworski, Numeryczna mechanika płynów w inzynierii 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, 2004