Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia II stopnia Przedmiot: Aerodynamika Rodzaj przedmiotu: Podstawowy Kod przedmiotu: MBM 2 N 2 2 18-0_1 Rok: 1 Semestr: 2 Forma studiów: Studia niestacjonarne Rodzaj zajęć i liczba godzin 27 w semestrze: Wykład 18 Ćwiczenia 9 Laboratorium Projekt Liczba punktów ECTS: Sposób zaliczenia: Zaliczenie Język wykładowy: Język polski C1 C2 C C4 C5 Cel przedmiotu Przekazanie podstaw wiedzy o przepływach gazów potencjalnych i wirowych, poddźwiękowych i naddźwiękowych. Przekazanie wiedzy o oddziaływaniach zachodzących pomiędzy przepływającymi gazami i ciałami stałymi pozostającymi w kontakcie z tymi przepływami. Przekazani wiedzy o powstawaniu sił nośnych i sił oporu aerodynamicznego działających na ciała opływane gazami a w tym działających na profile lotnicze. Przekazanie wiedzy o przepływach gazów przez kanały nieruchome i kanały ruchome w tym przez palisady cieplnych maszyn wirnikowych Przekazanie podstaw wiedzy o wykorzystaniu funkcji analitycznych (zespolonych) do analizy potencjalnych przepływów i opływów ciał gazami. Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji Wiedza Matematyka wiedza w zakresie analizy wektorów i podstaw teorii pola, 1 funkcji zespolonych, podstaw rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych. Mechanika płynów wiedza w zakresie kinematyki i dynamiki przepływu 2 płynu. Termodynamika wiedza w zakresie pierwszej i drugiej ZT oraz przemian termodynamicznych. Umiejętności Potrafi wykorzystać nabytą wiedzę 4 Potrafi pozyskiwać informację z literatury
Efekty kształcenia W zakresie wiedzy: Student ma poszerzoną wiedzę w zakresie przepływu gazów: potencjalnych EK 1 i wirowych, poddźwiękowych i naddźwiękowych. Student ma poszerzoną wiedzę o opływach ciał stałych w tym profili EK 2 lotniczych i o oddziaływaniach tych opływów na opływane ciała w postaciach: sił nośnych i oporów aerodynamicznych. Student ma poszerzoną wiedzę o przepływach w kanałach EK międzyłopatkowych cieplnych maszyn przepływowych i o wpływie parametrów przepływu na działanie tych maszyn. Student ma poszerzoną wiedzę o wykorzystaniu funkcji zmiennej zespolonej EK 4 w analizowaniu opływu ciał o złożonych konturach. W zakresie umiejętności: Student potrafi przeprowadzić analizę przepływu gazu i sklasyfikować ten EK 5 przepływ jako potencjalny lub wirowy, a także jako ściśliwy lub nieściśliwy. Student potrafi dokonać analizy opływu profilu lotniczego o zadanej EK 6 geometrii a także wykonać obliczenia siły nośnej na profilu, oporu aerodynamicznego i momentu aerodynamicznego. Student potrafi wykorzystując zasadę Biota-Savarta wyznaczyć rozkład EK 7 prędkości w polach wirowych, w prostych przypadkach przepływu gazów. Student potrafi wykorzystując funkcje zespolone wyznaczyć opływ ciał o EK 8 konturach i geometrii charakterystycznej w lotnictwie. Student potrafi przeprowadzić analizę przepływów gazów w palisadach łopatkowych cieplnych maszyn przepływowych i wykonać wstępne EK 9 obliczenia sił działających na łopatki turbin i procesów sprężania w kanałach sprężarek. W zakresie kompetencji społecznych: EK 10 Student posiada i rozumie potrzebę ciągłego kształcenia. Student wykazuje krytycyzm w wyrażaniu opinii, ale jednocześnie w trakcie EK 11 dyskusji potrafi bronić swoich racji. Student potrafi pracować w zespole, w tym w zespole badawczym i EK 12 wykazuje obowiązkowość w realizacji zadań. W1 W2 W W4 Treści programowe przedmiotu Forma zajęć wykłady Treści programowe Wprowadzenie i pojęcia podstawowe. Podział aerodynamiki. Podział przepływów gazów. Metody badania przepływów. Kinematyka przepływów gazów, pojęcia: elementu płynu, linii prądu, linii ruchu, toru. Ogólny ruch płynu (w tym gazu). Pojęcie wirowości i cyrkulacji. Równanie ciągłości przepływu. Równania ruchu, całki pierwsze równań ruchu, zasada ilości ruchu. Przepływy potencjalne. Płaskie przepływy potencjalne. Potencjalne przepływy osiowo-symetryczne. Elementy teorii potencjału zespolonego. Przepływy płynów rzeczywistych. Równanie ciągłości, równania Naviera- Stokesa, równanie energii, równania konstytutywne parametrów termicznych i przepływowych. Warstwa przyścienna i jej równania. Przepływ laminarny i turbulentny w kanałach i przy opływie ciał.
W5 W6 W7 W8 W9 W10 Ć1 Ć2 Ć Ć4 Ć5 Ć6 Elementy teorii płata nośnego i niektóre jej zastosowania. Płat o wydłużeniu nieskończenie wielkim. Płaski opływ profilu płynem doskonałym. Opływ profilu płynem rzeczywistym. Przepływy gazów przez palisady profilów. Geometria palisady. Określenie sił aerodynamicznych działających na łopatki palisady. Różnice pomiędzy opływem profilu w palisadzie a opływem profilu pojedynczego. Rozkład ciśnień na profilu w palisadzie i straty przepływu przez palisadę. Podstawy działania sprężających i rozprężających, gazowych maszyn przepływowych.. Ustalone jednowymiarowe przepływy gazów w kanałach o zmiennej geometrii. Przepływy izentropowe bez wykonywania pracy zewnętrznej. Wpływ ściśliwości gazu na parametry przepływu. Rozprzestrzenianie się prędkości dźwięku w gazie. Przepływy poddźwiękowe, okołodźwiękowe, naddźwiękowe. Dysza Bendenmana, dysza delavala. Zastosowania techniczne, dysza geometryczna, dysza cieplna, dysza mechaniczna. Ustalone i nieustalone jednowymiarowe przepływy z tarciem (adiabatyczne). Przepływy nieadiabatyczne uwagi ogólne. Ogólne uwagi o zjawiskach falowych występujących przy opływach ciał gazami i przy przepływie gazów w kanałach szczególnie o zmiennej geometrii. Forma zajęć ćwiczenia Treści programowe Zajęcia wprowadzające do ćwiczeń rachunkowych z aerodynamiki. Omówienie jednostek. Obliczenia superpozycji zadanych prostych przepływów płaskich. Obliczenia rozkładu warstwy przyściennej w gazie przy opływie prostego profilu. Obliczenia siły nośnej przy opływie profilu kołowego gazem nielepkim z zastosowaniem analizy funkcji zespolonych. Obliczenia sił aerodynamicznych w kanałach międzyłopatkowych maszyny sprężającej. Obliczenia sił aerodynamicznych w kanałach międzyłopatkowych maszyny rozprężającej 1 2 Metody dydaktyczne Wykład prowadzony metodą informacyjną z uwzględnieniem problemów obliczeniowych i przy wykorzystaniu technik audiowizualnych Ćwiczenia stanowią rachunkową ilustrację wykładów i dotyczą wybranych zagadnień obliczeniowych. Obciążenie pracą studenta Średnia liczba godzin na zrealizowanie Forma aktywności aktywności Godziny kontaktowe z wykładowcą, w tym: realizowane w formie zajęć wykładowych 18 realizowane w formie ćwiczeń 9 realizowane w formie egzaminu 2
realizowane w formie konsultacji w odniesieniu do wykładów Praca własna studenta, w tym: Przygotowanie się do ćwiczeń 7 Przygotowanie się do egzaminu 8 Łączny czas pracy studenta 75 Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu: Liczba punktów ECTS w ramach zajęć o charakterze praktycznym Literatura podstawowa i uzupełniająca Rościszewski J.: Aerodynamika stosowana. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony 1 Narodowej, Warszawa 1957 2 Bukowski J.: Mechanika płynów, PWN 1975 Strzelczyk P.: Aerodynamika małych prędkości. Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 200 Literatura uzupełniająca 4 Prosnak W.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1971 5 Gryboś R.: Podstawy mechaniki płynów, PWN, Warszawa 1998 6 Shapirro A.: Compresible fluid flow. John Villey & Sons, New Jork, 195 Efekt kształcenia EK 1 EK 2 Odniesienie danego efektu kształcenia do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) MBM2A-W02 MBM2A-W02 Macierz efektów kształcenia Cele przedmiotu Treści programowe [C1, C2] ĆW2] C] [ W10, W11, ĆW, ĆW4] Narzędzia dydaktyczne Metoda oceny EK MBM2A-W02 [C1, C4] [ W9, ĆW] EK 4 MBM2A-W02 [ [W, ĆW4] EK 5 MBM2A-U12 [C1] [1] [F1, P1] W, W4] EK 6 MBM2A-U12 [C1, C] [W5, W6] [1] [F1, P1] EK 7 MBM2A-U12 [C1] [W1] [1] [F1, P1] EK 8 MBM2A-U12 [ [W, ĆW2]
EK 9 EK 10 EK 11 EK 12 MBM2A-U12 [C4] [W8, W10, W11, ĆW5, MBM2A-K01 MBM2A-K06 MBM2A-K0 C, C4, C, C4, C, C4, ĆW6] ĆW, ĆW4, ĆW, ĆW4, ĆW, ĆW4, Metody i kryteria oceny Symbol metody Opis metody oceny Próg zaliczeniowy oceny O1 Zaliczenie ćwiczeń 50% O2 Zaliczenie wykładu 50% Autor programu: dr inż. Konrad Pietrykowski Adres e-mail: k.pietrykowski@pollub.pl Jednostka Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych organizacyjna: