PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Transkrypt

1 Nazwa przedmiotu: Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy na kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Rodzaj zajęć: wykład, ćwiczenia, laboratorium I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE C1. Zapoznanie studentów z metodami opisu statyki, kinematyki i dynamiki płynów idealnych i rzeczywistych. C. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie obliczania prostych instalacji hydrostatycznych i przepływowych. C3. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności pomiarów podstawowych parametrów przepływów. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z zakresu mechaniki prawa dynamiki.. Wiedza z zakresu matematyki, rachunek różniczkowy, całkowy, podstawy algebry wektorów. 3. Znajomość zasad bezpieczeństwa pracy przy użytkowaniu przyrządów pomiarowych i stanowisk dydaktycznych.. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji technicznej. 5. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie. 6. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA Mechanika Płynów Fluid Mechanics Forma studiów: stacjonarne Poziom kwalifikacji I stopnia Liczba godzin/tydzień: W E, C, 1L EK 1 posiada wiedzę teoretyczną z zakresu statyki płynów, Kod przedmiotu: B6_16 Rok: II Semestr: IV Liczba punktów: 6 ECTS EK posiada wiedzę teoretyczną z zakresu kinematyki płynów i dynamiki płynów idealnych, EK 3 posiada wiedzę teoretyczną z zakresu dynamiki płynów rzeczywistych i kryteriów podobieństwa przepływów, EK zna podstawowe własności fizyczne cieczy i gazów i potrafi wykorzystywać do obliczeń inżynierskich, EK 5 zna równanie różniczkowe statyki i prawa z niego wynikające, i potrafi je wykorzystać do rozwiązywania typowych zadań inżynierskich, EK 6 zna zasady obliczeń sił naporu cieczy na ściany płaskie i zakrzywione i potrafi je wykorzystać do obliczeń sił naporu na bardziej złożone konfiguracje powierzchni, EK 7 zna podstawowe pojęcia teorii przepływów i metody analityczne badania ruchu płynu, i potrafi je wykorzystać do analizy prostych przypadków ruchu płynu, EK 8 zna równanie Bernoulliego oraz równanie ciągłości ruchu równoległego i potrafi je zastosować w rozwiązywaniu zagadnień inżynierskich,

2 EK 9 zna sposoby pomiarów ciśnień, prędkości i strumienia objętości i potrafi je wykonać praktycznie, EK 10 zna równanie energii dla przepływu płynu lepkiego, potrafi zdefiniować straty hydrauliczne przepływu w rurociągu i wykorzystać tę wiedzę do obliczania strat przepływu w prostych konfiguracjach rurociągów. EK 11 potrafi opracować wyniki pomiarów przeprowadzonych w czasie realizacji ćwiczeń, dokonać oceny wyników, wyciągnąć prawidłowe wnioski i przygotować sprawozdanie. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY W 1 Podstawowe pojęcia mechaniki płynów, mechanika ciała stałego a mechanika płynów, struktura molekularna płynów, płyn jako ośrodek ciągły, siły działające na element płynu, siły masowe, siły powierzchniowe, podsumowanie modele płynów W Ciśnienie w płynie jako wielkość skalarna, równanie równowagi dla nieruchomego płynu, warunki bezwirowości dla sił masowych, opis równowagi płynu nieruchomego w polu sił grawitacyjnych W 3, Wnioski z analizy równania równowagi hydrostatycznej, równowaga cieczy w naczyniach połączonych, poziom odniesienia przy pomiarze ciśnienia, ciśnienie atmosferyczne, prawo Pascala, napór hydrostatyczny i równowaga ciał pływających, napór cieczy na powierzchnie płaskie poziome W 5,6 Napór cieczy na powierzchnie płaskie dowolnie zorientowane, napór cieczy na powierzchnie o dowolnym kształcie, napór na ciała zanurzone w cieczy, równowaga ciał pływających W 7,8 Metody opisu ruchu płynu, metoda Lagrange a opisu ruchu płynu, Eulerowski opis ruchu płynu, związki między opisem Lagrange a i Eulera, trajektorie, linie i powierzchnie prądu, tor elementu płynu, linia prądu, rurka prądu i włókno prądu W 9, 10 Warunek ciągłości przepływu, opis pola prędkości płynu, równanie ruchu płynu idealnego równanie Eulera, metodyka rozwiązywania równania Eulera, opis ruchu płynu idealnego i wybrane zastosowania, równanie Bernoulliego dla ruchu ustalonego płynu idealnego wzdłuż linii prądu, metodyka rozwiązywania równania Bernoulliego i jego interpretacja, pomiar prędkości przepływu sondy ciśnieniowe W 11 Równanie Bernoulliego dla płynów lepkich, przemiany energii w płynie lepkim, straty wywołane tarciem płynu, straty lokalne, interpretacja przemian energii w przepływie płynu rzeczywistego W 1 Wybrane zagadnienia obliczania rurociągów, przepływy przez przewody o niekołowym przekroju poprzecznym, iteracyjna metoda obliczania przepływu przez rurociągi, obliczenia przepływu płynu lepkiego przez przewody długie, dobór właściwej średnicy rurociągu dla osiągnięcia zadanego wydatku, obliczanie przepływu przez przewody rozgałęzione W 13, 1 Równanie ruchu płynu lepkiego równanie Navier-Stokesa, przykład rozwiązania równania N-S, prawo Hagena-Poiseuille a, ruch laminarny i turbulentny, doświadczenie Reynoldsa, rozkład prędkości w poprzecznym przekroju rury w przepływie turbulentnym W 15 Kryteria podobieństwa przepływów, klasyfikacja kryteriów podobieństwa, bezwymiarowe równanie ruchu, sens fizyczny liczb podobieństwa Forma zajęć ĆWICZENIA CW Podstawowe własności fizyczne płynów. 3 CW -6 - Równowaga cieczy w naczyniach połączonych. 3 CW 7,8 - Prawo Pascala. Liczba godzin Liczba godzin

3 CW 9-1 Wyznaczanie sił naporu hydrostatycznego płynu na powierzchnie płaskie i zakrzywione. CW Kinematyka przepływów. 3 CW Równanie Bernoulliego dla przepływów płynów doskonałych. CW 0- - Zasada zmiany pędu w mechanice płynów. 3 CW Równanie Bernoulliego dla przepływów płynów rzeczywistych. 5 CW Analityczne rozwiązania równań ruchu. 3 Forma zajęć LABORATORIUM L 1 Pomiar podstawowych wielkości w ustalonym przepływie jednowymiarowym metodami 1 ciśnieniowymi. L Opływ walca kołowego. 1 L 3, Określenie współczynnika oporu ciała o kształcie opływowym i nieopływowym. L 5 Wyznaczenie współczynnika Coriolisa. 1 L 6 Sprawność działania dyfuzora osiowo-symetrycznego. 1 L 7 Pomiar charakterystycznych wielkości wypływu cieczy ze zbiornika. 1 L 8 Wyznaczanie reakcji strumienia cieczy na płaską pytkę. 1 L 9 Wyznaczanie krytycznej liczby Reynoldsa dla przewodów o kołowym przekroju 1 poprzecznym. L 10 Straty energii przy przepływie przez rurociąg. 1 L 11 Wyznaczanie charakterystyk przepływu cieczy przez przelewy. 1 L 1 Weryfikacja paradoksu Stevina. 1 L 13 Wyznaczanie siły naporu i środka naporu na powierzchnie płaskie dowolnie zorientowane. 1 L 1 Wyznaczanie wysokości metacentrycznej ciała pływającego. 1 L 15 Pomiar prędkości przepływu cieczy w rurociągu metodą ciśnieniową, ciśnienie 1 hydrostatyczne słupa cieczy, weryfikacja prawa Boyle a-mariotte a. NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych. ćwiczenia rachunkowe z wykorzystaniem multimedialnych środków przekazu i skryptu do ćwiczeń rachunkowych 3. ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń. skrypt i instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 5. stanowiska dydaktyczne i przyrządy pomiarowe do realizacji ćwiczeń laboratoryjnych SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1. ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń F3. ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F. ocena aktywności podczas zajęć. ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę* P. ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu egzamin testowy *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA 3

4 Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych Przygotowanie do zadania sprawdzającego oraz egzaminu Konsultacje z prowadzącym Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 30W 30C 15C 75h 9,5 h,5 h 1 h 35 h 5 h Suma 150 h SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych 6 ECTS 3,3 ECTS,0 ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Drobniak S.: Mechanika płynów wprowadzenie. TEMPUS PROJECT, Wydawnictwo PCz., 00.. Duckworth R. A.: Mechanika Płynów, WNT, Puzyrewski R., Sawicki J.: Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki, PWN, Kazimierski Z.: Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów, Wyd. Pol. Łódzkiej, Tuliszka E.: Mechanika płynów, PWN Tarnogrodzki A.: Dynamika Gazów, WKŁ, Zbiór zadań z mechaniki płynów. Wydawnictwo PCz., Częstochowa Laboratorium mechaniki płynów. Wydawnictwo PCz., Częstochowa 006. PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES ) 1. Prof. dr hab. inż. Stanisław Drobniak, drobniak@imc.pcz.pl

5 MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EK1 EK EK3 EK EK5 EK6 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_U1 K_U1 Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny C1, C W1-6 1 P C1, C W P C1, C W C1,C C1,C C1,C EK7 C1 EK8 EK9 EK10 EK11 K_U5 K_U1 K_U5 K_U5 K_U1 K_U5 C1,C C1,C,C3 C1,C W1 CW1 L15 W3- CW-8 L1-6 W5-6 CW9-1 L1-13 W7,8 CW13-15 W9-10 CW16-19 L1, L6 W10 L1, L5,6, L9,10 W11,1 CW3-7 L9, L10, 3, 5 1, 1, 3-5 C3 L P 5

6 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Na ocenę Na ocenę 3 Na ocenę Na ocenę 5 EK1, EK,EK3 Student opanował wiedzę z zakresu statyki, kinematyki i dynamiki płynów i udowodnił to poprawnymi ami na pytania testowe poniżej 50 % `poprawnych od 50 do 71 % poprawnych od 7 do 91 % poprawnych powyżej91 % poprawnych EK3, EK, EK5, EK6, EK7, EK8, EK9, EK10 Student posiada umiejętności stosowania wiedzy w rozwiązywaniu zadań praktyki inżynierskiej Student nie potrafi nie potrafi wykonać nałożonych na niego zadań, nawet z pomocą prowadzącego Student nie potrafi samodzielnie wykorzystać nabytej wiedzy, nałożone na niego zadania wykonuje z pomocą prowadzącego Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy wynikające w trakcie realizacji zadań z praktyki inżynierskiej Student potrafi dokonać wyboru metody obliczeń oraz wykonać samodzielnie obliczenia podstawowych zadań praktyki inżynierskiej, i potrafi dokonać ich oceny EK11 Student potrafi efektywnie prezentować i dyskutować wyniki własnych działań Student nie potrafi opracować sprawozdania ani zaprezentować wyników swoich badań Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, ale nie potrafi dokonać interpretacji oraz analizy wyników własnych badań Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi prezentować wyniki swojej pracy oraz dokonuje ich analizy Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi w sposób zrozumiały prezentować, oraz dyskutować osiągnięte wyniki Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia odpowiadające ocenie wyższej. 6

7 III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów kierunku Mechanika i Budowa Maszyn wraz z: - programem studiów, - prezentacjami do zajęć, - instrukcjami do ćwiczeń laboratoryjnych, - harmonogramem odbywania zajęć dostępne są na tablicy informacyjnej oraz stronie internetowej Instytutu Maszyn Cieplnych: Informacje na temat warunków zaliczenia przedmiotu oraz konsultacji przekazywane są studentom na pierwszych zajęciach z każdego rodzaju zajęć. 7