Wydział Techniki Morskiej i Transportu - Oceanotechnika (S2)
specjalność: Projektowanie i budowa systemów energetycznych
Sylabus przedmiotu Numeryczne modelowanie przepływów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Oceanotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Numeryczne modelowanie przepływów | ||
| Specjalność | Projektowanie i budowa obiektów oceanotechnicznych | ||
| Jednostka prowadząca | Zakład Projektowania Jachtów i Statków | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Andrzej Banaszek <Andrzej.Banaszek@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wiadomości z matematyki i fizyki w zakresie inżynierskich studiów pierwszego stopnia. |
| W-2 | Wiadomości z mechaniki płynów w zakresie inżynierskich studiów pierwszego stopnia. |
| W-3 | Wiadomości z oceanologii i inżynierii oceanu. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z numeryczną mechaniką płynów, matematyczną klasyfikacją przepływów, metodami numerycznymi, metodą objętości skończonej, numerycznym rozwiązywaniem równań Naviera-Stokesa, modelowaniem skomplikowanych geometrii oraz zagadnieniami praktycznymi numerycznej mechaniki płynów i zastosowaniami w oceanotechnice, lotnictwie i przemyśle motoryzacyjnym. |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętności rozwiązywania równań Naviera-Stokesa, przeprowadzania obliczeń i modelowania płaskiego stacjonarnego i niestacjonarnego opływu walca o przekroju kołowym cieczą lepką, analizy opływu profilu hydromechanicznego oraz przestrzennej analizy opływu elipsoidy obrotowej. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wybrane rozwiązania analityczne równań Naviera-Stokesa: przepływ płaski pomiędzy ściankami równoległymi, przepływ płaski w kanale zbieżnym i rozbieżnym, zjawisko oderwania - rozwiązywanie przykładów praktycznych, modelowanie komputerowe. | 3 |
| T-L-2 | Płaski stacjonarny i niestacjonarny opływ walca o przekroju kołowym cieczą lepką, modelowanie, analiza wyników, badanie wyników w zależności od różnych parametrów rozwiązań. | 3 |
| T-L-3 | Analiza opływu profilu hydromechanicznego, numeryczne wyznaczanie współczynników siły nośnej i oporu, rozkład współczynnika ciśnienia. | 4 |
| T-L-4 | Przestrzenna analiza opływu elipsoidy obrotowej, przygotowanie siatki numerycznej, obliczenia, postprocessing, obliczenia ze swobodną powierzchnią. | 3 |
| T-L-5 | Zaliczenie. | 2 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do numerycznej mechaniki płynów, pojęcia podstawowe kinematyki i dynamiki płynów, zasada zachowania masy i pędu dla płynów. | 2 |
| T-W-2 | Matematyczna klasyfikacja przepływów, przepływy hiperboliczne, paraboliczne, eliptyczne i mieszane. | 3 |
| T-W-3 | Metody numeryczne, metody dyskretyzacji, siatka numeryczna, metody uzyskiwania rozwiązań, kryteria zbieżności. | 3 |
| T-W-4 | Metoda objętości skończonej: stosowane schematy, warunki brzegowe. | 3 |
| T-W-5 | Rozwiązywanie numeryczne równań Naviera-Stokesa, przepływy turbulentne, metoda bezpośrednia, metoda dużych wirów, równanie Reynoldsa, modelowanie tensora naprężeń turbulentnych, przepływy ściśliwe - aerodynamiczne, przepływy ze swobodną powierzchnią, przepływy niestacjonarne, interwał czasowy, warunki początkowe. | 4 |
| T-W-6 | Modelowanie skomplikowanych geometrii, wybór siatki, generacja, siatki strukturalne, niestrukturalne, siatka warstwy przyściennej, siatki typu chimera, siatki paraboliczne. | 4 |
| T-W-7 | Zagadnienia praktyczne numerycznej mechaniki płynów, strategia obliczeń, pre- i postprocessing, zakres stosowania, błędy, możliwości rozwoju. | 4 |
| T-W-8 | Zastosowania w oceanotechnice, lotnictwie i przemyśle motoryzacyjnym. | 5 |
| T-W-9 | Zaliczenie. | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach i zaliczeniu. | 15 |
| A-L-2 | Przygotowanie prac kontrolnych i sprawozdań. | 1 |
| A-L-3 | Przygotowanie do zaliczenia. | 2 |
| 18 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach i zaliczeniu. | 30 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczenia. | 3 |
| 33 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny i wykład problemowy. |
| M-2 | Dyskusja dydaktyczna związana z wykładem. |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne. |
| M-4 | Metody programowane z wykorzystaniem komputera. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena prowadzenia dyskusji i aktywności. |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena prac kontrolnych i sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych. |
| S-3 | Ocena formująca: Ocena pracy własnej studenta i pracy w grupie. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne i ustne. |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O_2A_D1-04_W01 Student zna i prawidłowo dobiera terminologię dotyczącą przedmiotu oraz potrafi objaśnić pojęcia podstawowe. Student zna i potrafi zdefiniować i scharakteryzować zagadnienia dotyczące numerycznej mechaniki płynów, matematycznej klasyfikacji przepływów, metod numerycznych, metody objętości skończonej, numerycznego rozwiązywania równań Naviera-Stokesa, modelowania skomplikowanych geometrii oraz zna i potrafi przedstawić praktyczne zagadnienia numerycznej mechaniki płynów i zastosowania w oceanotechnice, lotnictwie i przemyśle motoryzacyjnym. | O_2A_W01, O_2A_W02, O_2A_W10 | — | — | C-1 | T-W-7, T-W-5, T-W-4, T-W-8, T-W-3, T-W-2, T-W-1, T-W-6 | M-2, M-1 | S-1, S-4 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O_2A_D1-04_U01 Student posiada umiejętności poprawnego stosowania terminologii i potrafi objaśnić pojęcia dotyczące przedmiotu. Student posiada umiejętności wykonywania analizy wyników podstawowych modeli numerycznych dla przepływów (indywidualnie i w zespole), w tym rozwiązywania równań Naviera-Stokesa, przeprowadzania obliczeń i modelowania płaskiego stacjonarnego i niestacjonarnego opływu walca o przekroju kołowym cieczą lepką, analizy opływu profilu hydromechanicznego oraz przestrzennej analizy opływu elipsoidy obrotowej. | O_2A_U15, O_2A_U02, O_2A_U05, O_2A_U09 | — | — | C-1, C-2 | T-L-3, T-L-4, T-L-1, T-L-2, T-W-7, T-W-5, T-W-4, T-W-8, T-W-3 | M-3, M-4, M-2 | S-3, S-2, S-1, S-4 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O_2A_D1-04_K01 Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, ma świadomość i rozumie konieczność działań zespołowych oraz potrafi analizować zakresy zadań przydzielonych do realizacji. | O_2A_K04, O_2A_K05, O_2A_K03 | — | — | C-1, C-2 | T-L-3, T-L-4, T-L-1, T-L-2, T-W-7, T-W-8 | M-3, M-4, M-2 | S-3, S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| O_2A_D1-04_W01 Student zna i prawidłowo dobiera terminologię dotyczącą przedmiotu oraz potrafi objaśnić pojęcia podstawowe. Student zna i potrafi zdefiniować i scharakteryzować zagadnienia dotyczące numerycznej mechaniki płynów, matematycznej klasyfikacji przepływów, metod numerycznych, metody objętości skończonej, numerycznego rozwiązywania równań Naviera-Stokesa, modelowania skomplikowanych geometrii oraz zna i potrafi przedstawić praktyczne zagadnienia numerycznej mechaniki płynów i zastosowania w oceanotechnice, lotnictwie i przemyśle motoryzacyjnym. | 2,0 | Student nie posiada podstawowej wiedzy w zakresie przedmiotu, nie potrafi podać definicji pojęć i zagadnień omawianych na zajęciach |
| 3,0 | Student posiada podstawową wiedzę w zakresie przedmiotu, potrafi podać definicje pojęć i zagadnień omawianych na zajęciach | |
| 3,5 | Student posiada wiedzę w zakresie przedmiotu, potrafi podać i objaśnić definicje pojęć i zagadnień omawianych na zajęciach | |
| 4,0 | Student posiada wiedzę w zakresie przedmiotu, potrafi podać i objaśnić definicje pojęć i zagadnień omawianych na zajęciach, jak również potrafi omówić zakresy ich stosowania | |
| 4,5 | Student posiada wiedzę w zakresie przedmiotu, potrafi podać i objaśnić definicje pojęć i zagadnień omawianych na zajęciach, jak również potrafi omówić zakresy ich stosowania oraz efektywność wykorzystania | |
| 5,0 | Student posiada wiedzę w zakresie przedmiotu, potrafi podać i objaśnić definicje pojęć i zagadnień omawianych na zajęciach, jak również potrafi omówić zakresy ich stosowania, efektywność wykorzystania, a także samodzielnie identyfikować narzędzia potrzebne do rozwiązania zadanego problemu z jednoczesnym uzasadnieniem wyboru |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| O_2A_D1-04_U01 Student posiada umiejętności poprawnego stosowania terminologii i potrafi objaśnić pojęcia dotyczące przedmiotu. Student posiada umiejętności wykonywania analizy wyników podstawowych modeli numerycznych dla przepływów (indywidualnie i w zespole), w tym rozwiązywania równań Naviera-Stokesa, przeprowadzania obliczeń i modelowania płaskiego stacjonarnego i niestacjonarnego opływu walca o przekroju kołowym cieczą lepką, analizy opływu profilu hydromechanicznego oraz przestrzennej analizy opływu elipsoidy obrotowej. | 2,0 | Student nie potrafi samodzielnie wykorzystać programów komputerowych i przeprowadzić obliczeń i analiz oraz przygotować prac kontrolnych, w których przedstawione zostaną wyniki z przeprowadzonych obliczeń i analiz |
| 3,0 | Student potrafi samodzielnie wykorzystać programy komputerowe i przeprowadzić obliczenia i analizy oraz przygotować prace kontrolne, w których potrafi przedstawić wyniki z przeprowadzonych obliczeń i analiz | |
| 3,5 | Student potrafi samodzielnie wykorzystać programy komputerowe i przeprowadzić obliczenia i analizy oraz przygotować prace kontrolne, w których potrafi przedstawić wyniki z przeprowadzonych obliczeń i analiz wraz z prezentacją wniosków | |
| 4,0 | Student potrafi samodzielnie wykorzystać programy komputerowe i przeprowadzić obliczenia i analizy oraz przygotować prace kontrolne, w których potrafi przedstawić wyniki z przeprowadzonych obliczeń i analiz wraz z prezentacją wniosków i analizą przyjętych założeń | |
| 4,5 | Student potrafi samodzielnie wykorzystać programy komputerowe i przeprowadzić obliczenia i analizy oraz przygotować prace kontrolne, w których potrafi przedstawić wyniki z przeprowadzonych obliczeń i analiz wraz z prezentacją wniosków i analizą przyjętych założeń; ponadto student potrafi analizować oraz dyskutować o wynikach z przeprowadzonych obliczeń i analiz | |
| 5,0 | Student potrafi samodzielnie wykorzystać programy komputerowe i przeprowadzić obliczenia i analizy oraz przygotować prace kontrolne, w których potrafi przedstawić wyniki z przeprowadzonych obliczeń i analiz wraz z prezentacją wniosków i analizą przyjętych założeń; ponadto student potrafi analizować oraz dyskutować o wynikach z przeprowadzonych obliczeń i analiz, a także zaproponować krytyczną ich interpretację oraz propozycję modyfikacji rozwiązań |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| O_2A_D1-04_K01 Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, ma świadomość i rozumie konieczność działań zespołowych oraz potrafi analizować zakresy zadań przydzielonych do realizacji. | 2,0 | Student nie potrafi pracować indywidualnie i w zespole, nie rozumie społecznych aspektów działalności inżynierskiej oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje |
| 3,0 | Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, ma podstawową świadomość o społecznych aspektach działalności inżynierskiej oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje | |
| 3,5 | Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, ma świadomość i rozumie społeczne aspekty działalności inżynierskiej oraz zdaje sobie sprawę z odpowiedzialności za podejmowane decyzje | |
| 4,0 | Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, rozumie konieczność działań zespołowych, ma pełną świadomość i rozumie społeczne aspekty działalności inżynierskiej oraz zdaje sobie sprawę z odpowiedzialności za podejmowane decyzje | |
| 4,5 | Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, rozumie konieczność działań zespołowych, ma pełną świadomość i rozumie społeczne aspekty działalności inżynierskiej oraz zdaje sobie sprawę z odpowiedzialności za podejmowane decyzje; ponadto potrafi przekazać informacje i opinie na ten temat z uwzględnieniem różnych punktów widzenia | |
| 5,0 | Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, rozumie konieczność działań zespołowych, ma pełną świadomość i rozumie społeczne aspekty działalności inżynierskiej oraz zdaje sobie sprawę z odpowiedzialności za podejmowane decyzje; ponadto potrafi przekazać informacje i opinie na ten temat z uwzględnieniem różnych punktów widzenia oraz własnej oceny |
Literatura podstawowa
- Ferziger J.H., Peric M., Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer, Berlin, 2002
- Gryboś R., Podstawy mechaniki płynów - część I i II, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1998
- Prosnak W. J., Mechanika płynów - tom I i II, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1970
Literatura dodatkowa
- Anderson J. D., Computational Fluid Dynamics, McGraw-Hill, Nowy Jork, 1976
- Bertram V., Practical Ship Hydrodynamics, Elsevier, Amsterdam, 2000