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 | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody numeryczne | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Technologii Energetycznych | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Aleksandra Dembkowska <Aleksandra.Dembkowska@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 | Zapoznanie studenta z metodami numerycznymi i możliwościami ich wykorzystania do rozwiązywania zagadnień inżynierskich w energetyce. |
| C-2 | Wykształcenie umiejętności rozwiązywania zagadnień inżynierskich z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania typu MATLAB. Wizualizacja i interpretacja uzyskanych wyników numerycznych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do środowiska obliczeniowego. Interpolacja z wykorzystaniem funkcji sklejanych. Aproksymacja średniokwadratowa. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych. Całkowanie i różniczkowanie numeryczne, zastosowanie metody Monte Carlo. Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych. Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych. Praktyczne wykorzystanie metod numerycznych w obliczeniach termodynamicznych oraz do obliczeń projektowych systemów energetycznych. Zaliczenie zajęć. | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Sposoby reprezentacji liczb. Arytmetyka zmiennopozycyjna: postać i błąd reprezentacji, właściwości, dokładność maszynowa, Standard IEEE 754. Analiza dokładności algorytmów numerycznych, przenoszenie błędów. Dokładność obliczeń inżynierskich. Analiza błędów: uwarunkowanie zadania, propagacja błędów zaokrągleń, algorytmy stabilne i niestabilne numerycznie, algorytmy numerycznie poprawne. Rozwiązywanie układów równań liniowych. Metody dokładne: eliminacja Gaussa, faktoryzacja macierzy. Metody iteracyjne liniowe, warunki dostateczne ich zbieżności. Rozwiązywanie równań nieliniowych: metoda bisekcji, regula falsi, stycznych. Rząd metody, kryteria zbieżności. Szybkość zbieżności metod. Różniczkowanie i całkowanie numeryczne: Metoda trapezów, Simpsona. Kwadratury. Kwadratury Newtona-Cotesa, kwadratury złożone. Ekstrapolacja Richardsona. Metody Monte Carlo. Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych: metoda Eulera, metoda Rungego – Kutty. | 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 | 5 |
| A-L-3 | Konsultacje | 2 |
| 37 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Konsultacje | 2 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 5 |
| 37 | ||
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 - wykorzystanie obliczeń numerycznych do rozwiązania wybranych zagadnień inżynierskich z wykorzystaniem dostępnego oprogramowania. |
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_B03_W01 Zna metody całkowania numerycznego, znajdowania miejsc zerowych funkcji, rozwiązywania układów równań liniowych, rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych. | ENE_2A_W01, ENE_2A_W08 | — | — | C-1, C-2 | T-L-1, T-W-1 | M-2, 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_B03_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć stosować poznane metody rozwiązywania zagadnień numerycznych | ENE_2A_U09 | — | — | C-1, C-2 | T-L-1, T-W-1 | M-2, M-1 | S-3, S-2 |
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_B03_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student podnosi swoje kompetencje zawodowe poprzez nabycie umiejętności posługiwania się metodami numerycznymi i specjalistycznym oprogramowaniem. | ENE_2A_K04 | — | — | C-2 | T-L-1, T-W-1 | M-2 | S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_B03_W01 Zna metody całkowania numerycznego, znajdowania miejsc zerowych funkcji, rozwiązywania układów równań liniowych, rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych. | 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_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 uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ENE_2A_B03_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student podnosi swoje kompetencje zawodowe poprzez nabycie umiejętności posługiwania się metodami numerycznymi i specjalistycznym oprogramowaniem. | 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
- 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
Literatura dodatkowa
- G.W. Recktenwald, Numerical methods with MATLAB - implementations and applications, Prentice Hall Inc., New Jersey, 2010
- J.H. Mathews, K.D. Fink, Numerical methods using MATLAB, Prentice Hall Inc., Upper Saddle River, 1999