Zaawansowana mechanika płynów

Nazwa przedmiotu:
Zaawansowana mechanika płynów
Advanced fluid mechanics
Kierunek: Inżynieria Środowiska
Kod przedmiotu:
5.4.11
Rodzaj przedmiotu:
Poziom kształcenia:
Semestr:
Obieralny, moduł 5.4
II stopień
I
*
Rodzaj zajęć:
Liczba godzin/tydzień/zjazd
Liczba punktów ECTS:
Wykład, laboratorium
2WE, 2L
6
Profil kształcenia:
Język wykładowy:
Ogólnoakademicki
polski
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I. KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C.1. Poznanie pakietu oprogramowania do numerycznych obliczeń przepływowych ANSYS
CFD
C.2. Poznanie metody objętości skończonej w rozwiązywaniu problemów dyfuzyjnych
1.
2.
3.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE
WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
Wiedza z zakresu mechaniki płynów
Wiedza z zakresu analizy matematycznej
Podstawowa wiedza z zakresu teorii pól skalarnych i wektorowych
PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 - Posiada podstawową wiedzę w zakresie przygotowania modelu geometrycznego
obiektu w środowisku Ansys Design Modeler
EK 2 - Posiada podstawową wiedzę w zakresie generowania siatek obliczeniowych w
programie Ansys Meshing
EK 3 - Posiada podstawową wiedzę w zakresie formułowania warunków brzegowych i
wykonywania obliczeń w programie Ansys Fluent
EK 4 - Posiada umiejętność wykorzystania oprogramowania Ansys CFD w procesie
symulacji prostego procesu przepływowego
EK 5 - Posiada podstawową wiedzę w zakresie wykorzystania metody objętości skończonej
do rozwiązywania jedno- i dwuwymiarowych problemów dyfuzyjnych
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – wykłady
W 1 – Wprowadzenie do obliczeniowej mechaniki płynów oraz środowiska
Workbench pakietu Ansys CFD
W 2 – Wprowadzenie do programu Design Modeler pakietu Ansys CFD
1/6
Liczba
godzin
2
2
W 3 – Modelowanie obiektów 3D w programie Design Modeler
W 4 – Zaawansowane modelowanie obiektów 3D w programie Design Modeler
W 5 – Wprowadzenie do programu do generowania siatek obliczeniowych pakietu
Ansys CFD
W 6 – Metody generowania siatek obliczeniowych w programie do generowania
siatek obliczeniowych pakietu Ansys CFD
W 7 – Zastosowanie zmiennych globalnych w w procesie generowania siatek
obliczeniowych pakietu Ansys CFD
W 8 – Zastosowanie zmiennych lokalnych w w procesie generowania siatek
obliczeniowych pakietu Ansys CFD.
W 9 – Sposoby określania jakości siatek obliczeniowych w programie Meshing
W 10 – Wprowadzenie do programu Fluent pakietu Ansys CFD
W 11 – Określanie warunków brzegowych oraz ustawień solvera w programie
Fluent pakietu Ansys CFD
W 12 – Omówienie różniczkowych postaci równań zachowania ruchu płynu
W 13 – Zastosowanie metody objętości skończonej w rozwiązywaniu
jednowymiarowych problemów dyfuzyjnych
W 14 – Zastosowanie metody objętości skończonej w rozwiązywaniu
dwuwymiarowych problemów dyfuzyjnych
2
2
Forma zajęć – laboratorium
Liczba
godzin
2
L 1 - Wprowadzenie do środowiska Workbench pakietu Ansys CFD
L 2 - Wprowadzenie do programu Design Modeler pakietu Ansys CFD.
Omówienie zasad tworzenia obiektów 2D w programie Design Modeler na
przykładzie wybranej geometrii.
L 3 - Tworzenie obiektów 2D w programie Design Modeler na przykładzie
zadanej geometrii.
L 4 - Omówienie zasad tworzenia obiektów 3D w programie Design Modeler na
przykładzie wybranych geometrii.
L 5 - Tworzenie obiektów 3D w programie Design Modeler na przykładzie
zadanej geometrii.
L 6 – Omówienie zasad tworzenia siatek obliczeniowych w programie Meshing
pakietu Ansys CFD.
L 7 – Tworzenie siatki obliczeniowej dla zadanej geometrii w programie Meshing
pakietu Ansys CFD.
L 8 – Prezentacja wpływu zmiennych globalnych i lokalnych na rozmiar i jakość
siatek obliczeniowych w programie Meshing pakietu Ansys CFD na przykładzie
wybranych geometrii.
L 9 – Prezentacja sposobu określanie warunków brzegowych oraz ustawień
solvera w programie Fluent pakietu Ansys CFD na przykładzie trójnika
L10 - Prezentacja sposobu określanie warunków brzegowych oraz ustawień
solvera w programie Fluent pakietu Ansys CFD na przykładzie układu
chłodzącego mikroprocesor
L11 – Wykonanie symulacji zadanego układu w pakiecie programów ANSYS
CFD
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
2/6
2
2
2
1
1
2
2
4
2
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
10
1. prezentacja multimedialna
2. tablica interaktywna
3. sieć indywidualnych komputerów z zainstalowanym pakietem oprogramowania ANSYS
CFD w laboratorium dydaktycznym
SPOSOBY WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – Ocena przygotowania się studenta do zajęć laboratoryjnych
F2. – Ocena aktywności na zajęciach laboratoryjnych
F3. – Ocena wykonania samodzielnych zadań na zajęciach
P1. – Ocena wykonania projektu końcowego
P2. – Ocena z egzaminu końcowego
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Średnia liczba godzin na
Forma aktywności
zrealizowanie
aktywności
Godziny kontaktowe z nauczycielem
30W, 30L 60 h
Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych
30 h
Zapoznanie się ze wskazana literaturą
40 h
Sporządzenie projektu
10 h
Przygotowanie do egzaminu
40 h
Suma
180 h
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA
6 ECTS
PRZEDMIOTU
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
1. Bukowski J., Mechanika Płynów, PWN 1968
2. Versteeg H. K., Malalasekera W.: An Introduction to Computational Fluid Dynamics THE FINITE VOLUME METHOD, Second Edition, Pearson Education Limited,
Edinburgh Gate, Harlow, Essex CM20 2JE, England 2007
3. Patankar S.: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere Publishing
Corporation, McGraw-Hill Book Company, 1980
4. ANSYS Fluent Tutorial Guide, ANSYS, Inc. Release 13.0, November 2010
5. Introduction to ANSYS Workbench, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
6. Introduction to DesignModeler, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
7. Planes and sketches, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
8. 3D Modeling, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
9. Advance 3D geometry, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
10. Introduction to ANSYS Meshing, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
11. Meshing methods, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
12. Global mesh settings, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
13. Local mesh settings, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
14. Mesh quality check, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
3/6
15. Basic overview of using the Fluent user interface, Customer training material, ANSYS
Inc. 2010
16. Cell zones and boundary conditions, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
17. Solver settings, Customer training material, ANSYS Inc. 2010
KOORDYNATOR PRZEDMIOTU ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. Dr hab. inż. Paweł MIREK, [email protected]
OSOBY PROWADZĄCE PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. Dr hab. inż. Paweł MIREK, [email protected]
Efekt
kształcenia
Odniesienie
danego efektu do
efektów
określonych dla
kierunku
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
EK1
K_W15, K_U15
C1
W1-W4, L1-L5
1, 2, 3
EK2
K_W15, K_U15
C1
W5-W8, L6-L8
1, 2, 3
EK3
K_W15, K_U15
C1
EK4
EK5
K_W15, K_U15
K_W15, K_U15
C1
C2
W9-W10, L9L10
L11
W12-W14
1, 2, 3
2, 3
1
Sposób
oceny
F1, F2,
F3
F1, F2,
F3
F1, F2,
F3
P1, P4
P4
II. FORMY OCENY – SZCZEGÓŁY
Efekt
kształcenia
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
Na ocenę 5
EK 1 - Posiada
podstawową
wiedzę w zakresie
przygotowania
modelu
geometrycznego
obiektu w
środowisku Ansys
Design Modeler
Nie posiada
wiedzy w zakresie
przygotowania
modelu
geometrycznego
obiektu w
środowisku Ansys
Design Modeler
Posiada wiedzę w
zakresie
przygotowania
płaskiego modelu
geometrycznego
obiektu w
środowisku Ansys
Design Modeler
Posiada wiedzę w
zakresie
przygotowania
przestrzennego
modelu
geometrycznego
obiektu w
środowisku Ansys
Design Modeler
EK 2 - Posiada
podstawową
wiedzę w zakresie
generowania
Nie posiada
wiedzy w zakresie
generowania
siatek
Potrafi generować
siatkę obliczeniową
w obiektach 2D i
3D korzystając z
Potrafi generować
siatkę
obliczeniową w
obiektach 2D i 3D
Posiada wiedzę w
zakresie
zaawansowanych
narzędzi
przygotowania
przestrzennego
modelu
geometrycznego
obiektu w
środowisku Ansys
Design Modeler
Potrafi generować
siatkę
obliczeniową w
obiektach 2D i 3D
4/6
siatek
obliczeniowych w
programie Ansys
Meshing
obliczeniowych w
programie Ansys
Meshing
metody
automatycznej
EK 3 - Posiada
podstawową
wiedzę w zakresie
formułowania
warunków
brzegowych i
wykonywania
obliczeń w
programie Ansys
Fluent
Nie posiada
wiedzy w zakresie
formułowania
warunków
brzegowych i
wykonywania
obliczeń w
programie Ansys
Fluent
Potrafi zainicjować
procedurę
obliczeniową w
programie ANSYS
Fluent, ale ma
kłopoty ze
zdefiniowaniem
warunków
brzegowych
korzystając z
algorytmów dla
siatek Hexa- i
Tetrahedralnych
Potrafi poprawnie
przypisać warunki
brzegowe oraz
zainicjować
procedurę
obliczeniową w
programie
ANSYS Fluent
ale ma kłopoty z
właściwym
wyborem
odpowiedniego
modelu
symulacyjnego
EK 4 - Posiada
Nie posiada
Potrafi
Potrafi
umiejętność
umiejętności
przygotować
przygotować
wykorzystania
wykorzystania
przestrzenny model symulację
oprogramowania
oprogramowania
obiektu w
prostego procesu
Ansys CFD w
Ansys CFD w
środowisku Ansys
przepływowego
procesie
procesie
Design Modeler ale ale ma kłopoty z
symulacji
symulacji
ma kłopoty z
prawidłowym
prostego procesu
prostego procesu
wygenerowaniem
ustawieniem
przepływowego
przepływowego
siatki
warunków
obliczeniowej o
brzegowych oraz
małym
właściwym
współczynniku
wyborem modeli
skośności
symulacyjnych
EK 5 - Posiada
Nie posiada
Posiada
Posiada
podstawową
wiedzy w zakresie podstawową
podstawową
wiedzę w zakresie wykorzystania
wiedzę w zakresie
wiedzę w zakresie
wykorzystania
metody objętości
wykorzystania
wykorzystania
metody objętości
skończonej do
metody objętości
metody objętości
skończonej do
rozwiązywania
skończonej do
skończonej do
rozwiązywania
jedno- i
rozwiązywania
rozwiązywania
jedno- i
dwuwymiarowych jednowymiarowych jedno- i
dwuwymiarowych problemów
problemów
dwuwymiarowych
problemów
dyfuzyjnych
dyfuzyjnych
problemów
dyfuzyjnych
dyfuzyjnych
korzystając z
dowolnych
algorytmów
programu
Meshing, jak
również oceniać
jakość
wygenerowanych
siatek
Potrafi poprawnie
przypisać warunki
brzegowe do
obiektu oraz
wybrać
odpowiedni
model
symulacyjny w
programie
ANSYS Fluent
Potrafi
samodzielnie
wykorzystać
oprogramowania
Ansys CFD w
procesie
symulacji
prostego procesu
przepływowego
Posiada wiedzę i
dobrze rozumie
sposób
wykorzystania
metody objętości
skończonej do
rozwiązywania
jedno- i
dwuwymiarowych
problemów
dyfuzyjnych
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Wszelkie informacje dla studentów na temat planu zajęć dostępne są na tablicy ogłoszeń
oraz na stronie internetowej:www.is.pcz.pl
5/6
2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć
oraz umieszczana jest na stronie internetowej Instytutu Zaawansowanych Technologii
Energetycznych.
3. Informacje na temat warunków zaliczania zajęć zostaną przekazane studentom podczas
pierwszych zajęć
6/6