Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Mechanika płynów biologicznych
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Jacek Szumbarski, dr hab. inż. Janusz Piechna
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Robotyka i Automatyka
Grupa przedmiotów:
Specjalnościowe
Kod przedmiotu:
ML.NS739
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin kontaktowych - 35, w tym: a) wykład -15 godz., b) laboratorium komputerowe -15 godz., c) konsultacje - 5 godz. 2) Praca własna studenta - 40 godz., w tym: a) przygotowanie do kolokwiów - 20 godz., b) przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych - 20 godz. Łącznie - 75 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,5 punktu ECTS - wykład, prowadzenie ćwiczeń laboratoryjnych, konsultacje.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1 punkt ECTS - ćwiczenia laboratoryjne, realizacja projektu.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstaw mechaniki płynów w zakresie typowego kursu inżynierskiego ("Mechanika Płynów I", "Fluid Mechanics I"), znajomość podstaw algebry i analizy matematycznej w zakresie typowym dla studiów inżynierskich, elementarna wiedza w zakresie teorii różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych.
Limit liczby studentów:
24 - dwie grupy laboratoryjne po 12 osób.
Cel przedmiotu:
Przedstawić podstawy teorii płynów biologicznych ze szczególnym uwzględnieniem reologii nienewtonowskiej i jej powiązania z mikrostrukturą tych płynów. Przedstawić i nauczyć posługiwania się na poziomie podstawowym formalizmem matematycznych teorii płynów nienewtonowskich, w szczególności znajdowania prostych rozwiązań analitycznych. Przedstawić podstawy numerycznego modelowania przepływów biologicznych, w szczególności krwi, w układach naczyniowych.
Treści kształcenia:
1) Pojęcie i opis matematyczny ruchu cieczy newtonowskiej i nienewtonowskiej. 2) Płyny biologiczne - struktura i podstawowe własności fizyczne i mechaniczne. 3) Modele reologiczne krwi - charakterystyka i zakres stosowalności. 4) Proste geometrycznie przypadki ruchu płynów o złożonej reologii, przykłady rozwiązań analitycznych. 5) Opisy matematyczne ruchu krwi w układzie naczyniowym (od modelu o parametrach skupionych do modelu 3D, modele hybrydowe, zagadnienia sklejenia). 6) Podstawowe podejścia numeryczne do modelowania przepływów biologicznych.
Metody oceny:
Kolokwium z teorii i projekt obliczeniowy wykonany przy użyciu programów komercyjnych i/lub napisanych przez studenta.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Waite L., Fine J., Applied Biofluid Mechanics, McGraw Hill, 2007. 2. Waite L: Biofluif mechanibs in cardiovascular systems, McFraw Hill, 2006. 3. Formaggiia L., Quarteroni A., Veneziani A., Cardiovascular mathematics. Springer, 2009. 4. C.G. Caro i inni, The Mechanics of the Circulation, 2nd Ed., Cambridge, 2012. 5. Inne materialy dostarczone przez wykładowcę.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ML.NS739_W1
Student ma podstawową wiedzę nt. modeli reologicznych podstawowych płynów biologicznych oraz sposobów ich implementacji w symulacjach komputerowych.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W01, AiR1_W06, AiR1_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG.o, P6U_W, III.P6S_WG
Charakterystyka ML.NS739_W2
Student posiada podstawową wiedzę nt. zjawisk fizycznych zachodzących w układzie krążenia oraz prostych modeli matematycznych tych zjawisk.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W01, AiR1_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka ML.NS739_W3
Student orientuje się we współczesnych trendach biomechaniki płynów biologicznych i jej zastosowań medycznych.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ML.NS739_U1
Student potrafi wykorzystać nabytą podczas wykładu i/lub w procesie samokształcenia wiedzę nt. struktury i funkcjonowania układu krążenia do budowy modeli komputerowych jego wybranych elementów.
Weryfikacja: Kontrola postępów podczas ćwiczeń laboratoryjnych, ocena wykonanego projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U01, AiR1_U05, AiR1_U08, AiR1_U20
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o, I.P6S_UU
Charakterystyka ML.NS739_U2
Student potrafi przygotować i uruchomić symulacje komputerową wybranego przepływu biologicznego, a następnie opracować graficznie i zinterpretować uzyskane wyniki.
Weryfikacja: Kontrola postępów podczas ćwiczeń laboratoryjnych, ocena wykonanego projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U08, AiR1_U09, AiR1_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NS739_U3
Student potrafi rozwiązać analitycznie wybrane przypadki przepływu płynu nienewtonowskiego w prostych geometriach.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U05, AiR1_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NS739_U4
Student potrafi przygotować (pracując indywidualnie lub zespołowo) i przedstawić raport z realizacji projektu komputerowego dotyczącego wybranego zjawiska przepływowego w układzie krążenia.
Weryfikacja: Ocena wykonanego projektu komputerowego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U01, AiR1_U02, AiR1_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, I.P6S_UO, I.P6S_UK

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka ML.NS739_K1
Student potrafi pracować w zespole, realizując odpowiedzialnie i terminowo powierzone mu zadania.
Weryfikacja: Ocena wykonanego projektu komputerowego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KO