Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Wstęp do obliczeniowej mechaniki płynów

Koordynator przedmiotu:

dr hab. inż. Łukasz Makowski, profesor uczelni

Status przedmiotu:

Fakultatywny ograniczonego wyboru

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Inzynieria Chemiczna i Procesowa

Grupa przedmiotów:

Obieralne

Kod przedmiotu:

1070-IC000-ISP-OBMA1

Semestr nominalny:

5 / rok ak. 2022/2023

Liczba punktów ECTS:

2

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 30 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji, egzaminów, sprawdzianów etc. 5 3. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do zajęć oraz opracowania sprawozdań, projektów, prezentacji, raportów, prac domowych etc. 5 4. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do egzaminu, sprawdzianu, zaliczenia etc. 15 Sumaryczny nakład pracy studenta 55

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

-

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

-

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt15h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

brak

Limit liczby studentów:

-

Cel przedmiotu:

1. Zaznajomienie studentów z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi obliczeniowych analiz przepływów. 2. Nabycie wiedzy na temat wykorzystania kodu numerycznego do symulacji prostych procesów inżynierii chemicznej i procesowej. 3. Student po ukończeniu wykładu uzyska podstawową wiedzę z zakresu numerycznej symulacji transportu pędu, energii.

Treści kształcenia:

Wykład 1. Zalety obliczeniowej mechaniki płynów, CFD jako narzędzie projektowe. 2. Obszary zastosowań CFD w inżynierii chemicznej i procesowej. 3. Pakiety komercyjne CFD: typy pakietów, cechy charakterystyczne i użytkowe, wymagania hardware’owe, przewidywane kierunki rozwoju. 4. Podstawy teoretyczne obliczeniowej mechaniki płynów - metoda różnic skończonych, metoda objętości skończonych, metoda elementów skończonych, stabilność schematu numerycznego. 5. Podstawowe etapy procesu analizy numerycznej – konstruowanie siatek numerycznych, warunki graniczne, rozwiązania numeryczne, błędy dyskretyzacji, błędy użytkownika, interpretacja wyników obliczeń. 6. Opracowanie i prezentacja wyników symulacji: przykłady obróbki i wizualizacji danych z obliczeń CFD. 7. Przykłady zastosowań szczegółowych CFD w inżynierii chemicznej: reaktory chemiczne, wymienniki ciepła, promienniki. Ćwiczenia projektowe 1. Wprowadzenie do oprogramowania Ansys Workbench 2. Zastosowanie oprogramowania Design Modeler i Space Claim do tworzenia geometrii domen obliczeniowych 3. Zastosowanie oprogramowania Ansys Mesh do tworzenia siatek obliczeniowych 4. Zastosowanie oprogramowania numerycznego Ansys Fluent do rozwiązania równania bilansu pędu, masy i energii 5. Omówienie walidacji i weryfikacji uzyskiwanych wyników numerycznych. Analiza błędów numerycznych. 6. Omówienie oraz wykonanie projektu związanego z modelowaniem wybranego procesu inżynierii chemicznej i procesowej przy użyciu obliczeniowej mechaniki płynów.

Metody oceny:

1. sprawdzian pisemny 2. wykonanie projektu 3. dyskusja 4. seminarium

Egzamin:

nie

Literatura:

1. Ferziger J. H., Perić M. „Computational methods for fluid dynamics”, 1996 2. Anderson J. D. „Computational fluid dynamics”, 1995. 3. Jaworski Z. „Numeryczna mechanika płynów w inżynierii chemicznej i procesowej”, 2005. 4. Chung T. J. „Computational fluid dynamics”, 2002. 5. Prosnak W. „Wprowadzenie do numerycznej mechaniki płynów”, 1993. 6. Fletcher C. A. J. „Computational techniques for fluid dynamics”, 2002.

Witryna www przedmiotu:

-

Uwagi:

Wykład: W pierwszej części realizacji przedmiotu odbywają się zajęcia w formie wykładu (15 godz.), na którym obecność nie jest obowiązkowa. Weryfikacja osiągnięcia efektów uczenia dla tej części zajęć jest dokonywana na podstawie wyniku zaliczenia pisemnego, dla którego wyznacza się dwa terminy przed końcem zajęć w semestrze zimowym. Zaliczenie projektu jest warunkiem przystąpienia do zaliczenia wykładu. W przypadku braku zaliczenia części wykładowej przedmiotu w pierwszym terminie student ma prawo przystąpić do zaliczenia poprawkowego organizowanego w drugim terminie. Podczas zaliczenia studenci nie mogą korzystać z żadnych materiałów i urządzeń. Zaliczenie wykładu z całości materiału objętego programem przedmiotu odbywa się w formie pisemnej i jest oceniane w skali od 0 do 25 punktów. W celu zaliczenia wykładu wymagane jest uzyskanie co najmniej 12,5 punktów. Ćwiczenia projektowe: Do udziału w zajęciach projektowych nie jest wymagane zaliczenie części wykładowej. W trakcie semestru należy wykonać jeden projekt i przedłożyć go do oceny prowadzącemu zajęcia w terminie 2 tygodni od daty wydania. Zadania studenci wykonują w zespołach do 8 osób. Zaliczenie odbywa się na podstawie złożonego projektu oraz ustnego kolokwium projektowego. Na zaliczenie student powinien znać treść, sposób wykonania oraz zagadnienia teoretyczne stanowiące podstawę wykonania obliczeń projektowych. Za projekt można uzyskać maksymalnie 25 punktów. W celu zaliczenia projektu wymagane jest uzyskanie co najmniej 12,5 punktów. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnych ocen z części wykładowej i projektowej. Oceny końcowe z ćwiczeń projektowych i zaliczenia wykładu są wystawiane wg następującej skali: <25.5 pkt –2,0; 25,5÷30,0 – 3,0; 30,5÷35,0 – 3,5; 35,5÷40,0 –4,0; 40,5÷45,0 –4,5; 45,5÷50,0 – 5,0. W przypadku nieuzyskania zaliczenia przedmiotu konieczne jest jego powtórzenie w kolejnym cyklu realizacji zajęć, przy czym powtórzeniu podlega jedynie ta część przedmiotu (wykład i/lub projekt), z której student nie uzyskał oceny pozytywnej.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1

Student rozszerza swoją wiedzę o praktyczne zastosowania metod rozwiązywania równań różniczkowych. Umie prawidłowo zdefiniować warunki brzegowe i początkowe tych równań.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K1_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Charakterystyka W2

Student poznaje zalety modelowania procesów inżynierii chemicznej i procesowej (w tym zjawisk przenoszenia pędu, masy i energii) z wykorzystaniem obliczeniowej mechaniki płynów.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K1_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1

Student poznaje zasady budowy modeli numerycznych na potrzeby wspomagania prac inżynierskich w aplikacjach inżynierii chemicznej i procesowej.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K1_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Charakterystyka U2

Student poznaje możliwości obliczeniowej mechaniki płynów do modelowania pracy reaktorów chemicznych i biochemicznych. Zapoznał się z prawidłową walidacją i weryfikacją rezultatów obliczeń numerycznych.
Weryfikacja: wykonanie projektu
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K1_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka KS1

Student posiada umiejętność konieczności samodokształcania.
Weryfikacja: wykonanie projektu, dyskusja, seminarium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K1_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KK, P6U_K