Mechanika płynów - V sem.

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 16/+; C 16/+; L 14/+; Razem: 46

Matematyka I, II i III Wymagania wstępne: pochodne funkcji, całki nieoznaczone i oznaczone, pochodne cząstkowe, różniczka zupełna pochodna kierunkowa. Pole wektorowe, równania różniczkowe, całki wielokrotne.

Fizyka I i II. Wymagania wstępne: układy inercjalne i nieinercjalne, elementy kinematyki i dynamiki

Mechanika I i II Wymagania wstępne: Warunki równowagi sił, ruch postępowy i obrotowy ciała sztywnego, przemieszczenia i odkształcenia

semestr piąty / inżynieria bezpieczeństwa / wszystkie specjalności

dr hab. inż. Stanisław Wrzesień, dr inż. Michał Frant, mgr inż. Maciej Majcher

1. Udział w wykładach / 16

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do zaliczenia / 10

3. Udział w ćwiczeniach / 16

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń /15

5. Udział w laboratoriach / 14

6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 16

7. Udział w konsultacjach / 2

8. Udział w zaliczeniu / 1

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 90 / 3 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+8.=49 / 1,5 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 5.+6.=30 / 1,0 ECTS

Przedmiot obejmuje klasyfikację modeli płynów, elementy kinematyki płynów i podstawowe równania mechaniki płynów wraz z elementami dynamiki płynów newtonowskich. Rozpatrywane są szczególne przypadki równań ruchu w odniesieniu do zastosowań praktycznych, a w szczególności elementy statyki i dynamiki płynów idealnych. Omawiane są zagadnienia kluczowego zagadnienia opływu jakim są zagadnienia warstwy przyściennej, udziału oporu tarcia i oporu ciśnieniowego w oporze całkowitym i zagadnienia zjawisk falowych oraz wpływu ściśliwości w przepływie gazu nielepkiego. Wszystkie zagadnienia wiedzy dostosowane do kierunku inżynieria bezpieczeństwa uzupełnione są o część praktyczną w postaci zajęć laboratoryjnych i ćwiczeń grupowych.

Wykład / metoda werbalno-wizualna

Wykłady interaktywne (z dużą liczbą dyskutowanych problemów i możliwości rozwiązań) ilustrowane przykładami z własnych badań wskazującymi na najważniejsze efekty wykorzystania wiedzy do zastosowań praktycznych w zagadnieniach inżynierii bezpieczeństwa

1. Opis stanu i ruchu płynu. Siły działające w płynach, tensor naprężeń /2

2. Elementy kinematyki płynów, wirowe i bezwirowe (potencjalne) pola prędkości. Cyrkulacja prędkości /2

3. Ruch lokalny elementu płynu, tensor deformacji. Podstawowe równania mechaniki płynów /2

4. Dynamika lepkich płynów newtonowskich. Równanie Naviera Stokesa (N-S). Warstwa przyścienna, oderwanie warstwy przyściennej. Podobieństwo przepływów /2

5. Wypadkowe siły dynamicznego oddziałania płynu, współczynniki sił i momentów aerodynamicznych. Opór tarcia i opór ciśnieniowy, możliwości zmniejszania oporu /2

6. Statyka płynów. Dynamika płynu idealnego, równanie ruchu Eulera /2

7. Elementy hydrauliki, straty przepływu /2

8. Przepływy nieustalone w przewodach. Przepływy w dyszach, wpływ ściśliwości gazu /2

Ćwiczenia audytoryjne polegające na grupowym rozwiązywaniu zadań i zagadnień problemowych w celu usystematyzowania wiedzy określonej efektami W1-W3, metoda werbalno-praktyczna

1. Podstawowe własności fizyczne płynów /2

2. Kinematyka płaskich przepływów potencjalnych w zastosowaniach /2

3. Podobieństwo przepływów, liczby kryterialne podobieństwa dynamicznego /2

4. Siły naporu i wyporu hydrostatycznego. Obciążenia konstrukcji siłami naporu hydrostatycznego /2

5. Całki pierwsze równań Eulera i ich zastosowania /2

6. Przepływy laminarne i turbulentne w przewodach o przekroju kołowym /2

7. Zastosowania równania Bernoullie’go dla cieczy rzeczywistej – obliczanie sieci przewodów, pompa w układzie przewodów /2

8. Przepływy nieustalony w przewodach pod ciśnieniem. Gazociągi niskiego ciśnienia /2

Laboratoria / metoda praktyczna: realizacja zagadnień w formie pracy zespołów badawczych realizujących zagadnienie pomiaru i interpretacji zjawisk przepływowych w celu uporządkowania wiedzy określonej efektami W1-W3

1. Jakościowe badania w mechanice płynów /2

2. Wyznaczanie krytycznych liczb Reynoldsa /2

3. Badanie ustalonych przepływów w przewodach /2

4. Pomiar prędkości, wyznaczanie wydatku przepływu /2

5. Wyznaczanie współczynników strat tarcia i współczynników strat lokalnych /2

6. Wyznaczanie rozkładów ciśnień i obciążeń uwarunkowanych siłami ciśnieniowymi /2

7. Wyznaczanie charakterystyki turbiny Francisa /2

1. B. Chlebny, W. Sobieraj, S. Wrzesień, Mechanika płynów, WAT, 2003, (S-58951)

2. C. Gołębiewski, E. Łuczywek, E. Walicki, Zbiór zadań z mechaniki płynów, PWN, 1975, (36910);

3. R. Gryboś, Zbiór zadań z technicznej mechaniki płynów, 2002; (58593/Hd.31);

4. J. Kaczmarczyk, J. Matuszkiewicz, Poradnik do ćwiczeń laboratoryjnych z mechaniki płynów, WAT, 1970, (S-29592);

uzupełniająca:

1. W.J. Prosnak, Mechanika płynów, Tom I, Warszawa PWN, 1972, (32220)

2. Materiały własne Zakładu Aerodynamiki i Termodynamiki

W1 / ma wiedzę niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i analizy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach / K_W07

W2 / ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie

mechaniki płynów w odniesieniu do kluczowych zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych urządzeń i obiektów technicznych / K_W07

W3 / ma szczegółową wiedzę w zakresie funkcjonowania instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia fizycznych podstaw działania elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów, których działanie oparte jest na wykorzystywaniu podstawowych zasad wynikających z równań mechaniki płynów / K_W07

U1/ potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych oraz innych właściwie dobranych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie w zakresie zjawisk będących przedmiotem mechaniki płynów/K_U01

U2/ potrafi posługiwać sie współczesną aparaturą pomiarową, posiada umiejętność organizacji i przeprowadzenia pomiarów oraz oceny ich wyników./K_U18

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną

Zaliczenie jest przeprowadzane w formie kolokwium i rozmowy lub tylko rozmowy. Osiąganie efektu kształcenia (W1,W2 i W3) jest weryfikowane na podstawie oceny pytań zawierających 3 obszary zagadnień (1- wiedza niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i analizy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach, 2 i 3 – uporządkowana i szczegółowa wiedza w odniesieniu do kluczowych zagadnień szeroko rozumianej inżynierii bezpieczeństwa obiektów technicznych i pracy elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów). Każdy obszar zawiera 3 stopniowane poziomy wiedzy (np. poprawne odpowiedzi [1-3]a – ocena dst; [1-3]a i b- ocena db; [1-3] a,b,c -ocena bdb). Kolokwium jest prowadzone w ograniczonym czasie 2 godzin z możliwością udzielania drobnych wskazówek lub bez ograniczeń czasowych (w domu z nieograniczonym dostępem do wszelkich źródeł informacji). Po wstępnej ocenie odpowiedzi następuje część ustna w której każdy student wyjaśnia ewentualne błędy, nieścisłości lub wątpliwości czy jest to wiedza nabyta.

Efekty U1 i U2 sprawdzane są w trakcie odpowiedzi, wykonywania zadań na ćwiczeniach audytoryjnych i przygotowywania sprawozdań na ćwiczeniach laboratoryjnych

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest wcześniejsze zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i grupowych

Efekty (W1, W2 i W3)/ kryteria oceniania

5,0 (bdb)

1. Posiada pełną wiedzę ma wiedzę niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i analizy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach (W1) – pytania (1.1-1.3)a, b i c.

2. Ma w pełni uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki płynów w odniesieniu do kluczowych zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych urządzeń i obiektów technicznych oraz bezbłędnie analizuje możliwe przypadki opływowe i fizyczne skutki takich przypadków w odniesieniu do możliwych rozwiązań konstrukcyjnych (W2) – pytania 2a, 2 b i 2c.

3. Ma szczegółową wiedzę w zakresie funkcjonowania instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia fizycznych podstaw działania elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów, których działanie oparte jest na wykorzystywaniu podstawowych zasad wynikających z równań mechaniki płynów (W3) – pytania 3a, 3b i 3c.

4,5 (db+)

1. Posiada pełną wiedzę ma wiedzę niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i analizy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach (W1) – pytania (1.1-1.3)a, b i c – pytania (1.1-1.3)a, b i c.

2. Ma w pełni uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki płynów w odniesieniu do kluczowych zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych urządzeń i obiektów technicznych oraz z niewielkimi błędami, z niewielką pomocą oraz wskazówkami analizuje możliwe przypadki opływowe i fizyczne skutki takich przypadków w odniesieniu do możliwych rozwiązań konstrukcyjnych (W2) – pytania 2a, 2 b i 2c.

3. Ma szczegółową wiedzę w zakresie funkcjonowania instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia fizycznych podstaw działania elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów, których działanie oparte jest na wykorzystywaniu podstawowych zasad wynikających z równań mechaniki płynów (W3) – pytania 3a, 3b i 3c.

4,0 (db)

1. Posiada pełną wiedzę ma wiedzę niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i anali-zy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach (W1) – pytania (1.1-1.3) a i b.

2. Ma w pełni uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki płynów w odniesieniu do kluczowych zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych urządzeń i obiektów technicznych oraz bezbłędnie analizuje możliwe przypadki opływowe i fizyczne skutki takich przypadków w odniesieniu do możliwych rozwiązań konstrukcyjnych (W2) – pytania 2a i 2b.

3. Ma szczegółową wiedzę w zakresie funkcjonowania instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia fizycznych podstaw działania elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów, których działanie oparte jest na wykorzystywaniu podstawowych zasad wynikających z równań mechaniki płynów (W3) – pytania 3a i 3b.

3,5 (dst+)

1. Posiada pełną wiedzę ma wiedzę niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i anali-zy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach i z niewielkimi błędami, z niewielką pomocą oraz wskazówkami opisuje wszystkie wskazane w pytaniach egzamina-cyjnych przypadki i warianty równań opisujących szczególny stan i ruch płynu (W1) – py-tania (1.1-1.3)a i b.

2. Ma w pełni uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki płynów w odniesieniu do kluczowych zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych urządzeń i obiektów technicznych oraz z niewielkimi błędami, z niewielką pomocą oraz wskazówkami analizuje możliwe przypadki opływowe i fizyczne skutki takich przypadków w odniesieniu do możliwych rozwiązań konstrukcyjnych (W2) – pytania 2a i 2b.

3. Ma szczegółową wiedzę w zakresie funkcjonowania instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia fizycznych podstaw działania elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów, których działanie oparte jest na wykorzystywaniu podstawowych zasad wynikających z równań mechaniki płynów (W3) – pytania 3a i 3b.

3,0 (dst)

1. Posiada pełną wiedzę ma wiedzę niezbędną do opisu stanu i ruchu płynu, opisu i analizy podstawowych zjawisk fizycznych w przepływach i opływach (W1) – pytania (1.1-1.3)a.

2. Ma w pełni uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki płynów w odniesieniu do kluczowych zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych urządzeń i obiektów technicznych oraz bezbłędnie analizuje możliwe przypadki opływowe i fizyczne skutki takich przypadków w odniesieniu do możliwych rozwiązań konstrukcyjnych (W2) – pytania 2a.

3. Ma szczegółową wiedzę w zakresie funkcjonowania instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia fizycznych podstaw działania elementów, układów, urządzeń i podzespołów obiektów, których działanie oparte jest na wykorzystywaniu podstawowych zasad wynikających z równań mechaniki płynów (W3) – pytania 3a.

Efekty (U1, U2)/ kryteria oceniania

5,0 (bdb)

1. Zna doskonale oraz potrafi bezbłędnie i samodzielnie interpretować oraz zastosować w praktyce przypadki szczególne równań mechaniki płynów (U1).

2. Potrafi prawidłowo i samodzielnie interpretować uzyskane wyniki obliczeń wykorzystując wiedzę uzyskaną w ramach zajęć z przedmiotu mechanika płynów, z rozszerzonej literatury przedmiotu oraz innych źródeł (U1).

3. Potrafi na podstawie udostępnionej instrukcji, rozszerzonej literatury przedmiotu oraz innych źródeł prawidłowo i samodzielnie zidentyfikować problem badawczy w ramach przygotowania do ćwiczenia laboratoryjnego a także samodzielnie dokonać prawidłowej i rzetelnej oceny uzyskanych wyników (U2).

4. Zna doskonale zasady działania podstawowych przyrządów pomiarowych służących do pomiaru parametrów przepływowych i potrafi samodzielnie i bezbłędnie wykonać obliczenia tych parametrów na podstawie wyników pomiarów oraz zinterpretować uzyskane wyniki pod kątem zastosowania w konkretnej instalacji, układzie lub elementu obiektu technicznego (U2).

4,5 (db+)

1. Zna bardzo dobrze oraz potrafi bezbłędnie i samodzielnie interpretować oraz zastosować w praktyce przypadki szczególne równań mechaniki płynów (U1).

2. Potrafi samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą prawidłowo interpretować uzyskane wyniki badań, wykorzystując wiedzę uzyskaną w ramach zajęć z przedmiotu mechanika płynów, z rozszerzonej literatury przedmiotu oraz innych źródeł (U1).

3. Potrafi na podstawie udostępnionej instrukcji, rozszerzonej literatury przedmiotu oraz innych źródeł prawidłowo i samodzielnie zidentyfikować problem badawczy w ramach przygotowania do ćwiczenia laboratoryjnego a także samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą dokonać prawidłowej i rzetelnej oceny uzyskanych wyników (U2).

4. Zna dobrze zasady działania podstawowych przyrządów pomiarowych służących do pomiaru parametrów przepływowych i potrafi samodzielnie i bezbłędnie lub z drobnymi błędami wykonać obliczenia tych parametrów na podstawie wyników pomiarów oraz samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą prawidłowo zinterpretować uzyskane wyniki pod kątem zastosowania w konkretnej instalacji, układzie urządzeniu obiektu (U2).

4,0 (db)

1. Zna dobrze oraz potrafi bezbłędnie lub z drobnymi błędami samodzielnie interpretować oraz zastosować w praktyce przypadki szczególne równań mechaniki płynów (U1).

2. Potrafi samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą prawidłowo lub z drobnymi błędami interpretować uzyskane wyniki badań, wykorzystując wiedzę uzyskaną w ramach zajęć z przedmiotu mechanika płynów, z podstawowej literatury przedmiotu oraz innych źródeł (U1).

3. Potrafi na podstawie udostępnionej instrukcji, rozszerzonej literatury przedmiotu oraz innych źródeł prawidłowo lub z drobnymi błędami samodzielnie zidentyfikować problem badawczy w ramach przygotowania do ćwiczenia laboratoryjnego a także samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą dokonać prawidłowej i rzetelnej oceny uzyskanych wyników (U2).

4. Zna dobrze zasady działania podstawowych przyrządów pomiarowych służących do pomiaru parametrów przepływowych i potrafi samodzielnie i bezbłędnie lub z drobnymi błędami wykonać obliczenia tych parametrów na podstawie wyników pomiarów oraz samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą prawidłowo zinterpretować uzyskane wyniki pod kątem zastosowania w konkretnej instalacji, układzie urządzeniu obiektu (U2).

3,5 (dst+)

1. Zna dosyć dobrze oraz potrafi bezbłędnie lub z drobnymi błędami samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą interpretować oraz zastosować w praktyce przypadki szczególne równań mechaniki płynów (U1).

2. Potrafi samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą prawidłowo lub z drobnymi błędami interpretować uzyskane wyniki obliczeń, wykorzystując wiedzę uzyskaną w ramach zajęć z przedmiotu mechanika płynów, z podstawowej literatury przedmiotu oraz innych źródeł (U1).

3. Potrafi na podstawie udostępnionej instrukcji, podstawowej literatury przedmiotu oraz innych źródeł prawidłowo lub z drobnymi błędami samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą zidentyfikować problem badawczy w ramach przygotowania do ćwiczenia laboratoryjnego a także samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą dokonać prawidłowej i rzetelnej oceny uzyskanych wyników (U2).

4. Zna dosyć dobrze zasady działania podstawowych przyrządów pomiarowych służących do pomiaru parametrów przepływowych i potrafi samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą bezbłędnie lub z drobnymi błędami wykonać obliczenia tych parametrów na podstawie wyników pomiarów oraz samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą prawidłowo zinterpretować uzyskane wyniki pod kątem zastosowania w konkretnej instalacji, układzie urządzeniu lub systemie statku powietrznego (U2).

3,0 (dst)

1. Zna w stopniu dostatecznym oraz potrafi prawidłowo lub z drobnymi błędami korzystając sporadycznie z pomocy interpretować oraz zastosować w praktyce przypadki szczególne równań mechaniki płynów (U1).

2. Potrafi korzystając sporadycznie z pomocy prawidłowo lub z drobnymi błędami interpretować uzyskane wyniki obliczeń, wykorzystując wiedzę uzyskaną w ramach zajęć z przedmiotu mechanika płynów, z podstawowej literatury przedmiotu oraz innych źródeł (U1).

3. Potrafi na podstawie udostępnionej instrukcji, podstawowej literatury przedmiotu prawidłowo lub z drobnymi błędami samodzielnie lub tylko z niewielką pomocą zidentyfikować problem badawczy w ramach przygotowania do ćwiczenia laboratoryjnego a także korzystając sporadycznie z pomocy dokonać prawidłowej i rzetelnej oceny uzyskanych wyników (U2).

4. Zna w stopniu dostatecznym zasady działania podstawowych przyrządów pomiarowych służących do pomiaru parametrów przepływowych i potrafi korzystając sporadycznie z pomocy bezbłędnie lub z drobnymi błędami wykonać obliczenia tych parametrów na podstawie wyników pomiarów oraz korzystając sporadycznie z pomocy

nie dotyczy