Karta przedmiotu

Mechanika płynów

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:

2015/2016

Nazwa jednostki prowadzącej studia:

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów:

Lotnictwo i kosmonautyka

Obszar kształcenia:

nauki techniczne

Profil studiów:

ogólnoakademicki

Poziom studiów:

pierwszego stopnia

Forma studiów:

stacjonarne

Specjalności na kierunku:

Awionika, Pilotaż, Płatowce, Silniki lotnicze

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:

inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:

Zakład Termodynamiki

Kod zajęć:

649

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 3 / W15 C15 L15 / 3 ECTS / Z

Język wykładowy:

polski

Imię i nazwisko koordynatora 1:

dr hab. inż. prof. PRz Piotr Strzelczyk

Imię i nazwisko koordynatora 2:

dr inż. Marek Szumski

semestr 3:

dr inż. Małgorzata Kmiotek

semestr 3:

mgr inż. Daniel Ficek

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Pozyskanie podstawowej wiedzy teoretycznej w dziedzinie mechaniki płynów. i umiejętności jej stosowania w prostych zagadnieniach technicznych. Zapoznanie się z podstawowymi technikami eksperymentalnymi mechaniki płynów.

Ogólne informacje o zajęciach:
Zajęcie obejmują podstawy mechaniki płynów, ze szczególnym uwzględnieniem przepływów nieściśliwych.

Materiały dydaktyczne:
http://piotrstrzelczyk.sd.prz.edu.pl/pl/67/

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	R. Puzyrewski, J. Sawicki	Podstawy Mechaniki Płynów i Hydrauliki	PWN .	2013
2	Wł. J. Prosnak	Równania Klasycznej Mechaniki Płynów	WN PWN Warszawa.	2006

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1	R. Gryboś	Zbiór zadań z technicznej Mechaniki Płynów	WN PWN, Warszawa.	2002
2	M. Ciałkowski	Mechanika Płynów. Zbiór zadań z rozwiązaniami.	Wyd Politechniki Poznańskiej.	2015

Literatura do samodzielnego studiowania
1	M. Ciałkowski	Mechanika Płynów	Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.	2015
2	Wł. J. Prosnak	Równania klasycznej mechaniki płynów	WN PWN Warszawa.	2006

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Student zarejestrowany na semestr piąty

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Matematyka: rachunek różniczkowy i całkowy, rachunek wektorowy, trygonometria i geometria

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Umiejętność pozyskiwania informacji i oceny wartości materiałów źródłowych (literatura, Intenet) , umiejętność samokształcenia się

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Zrozumienie potrzeby ciągłego dokształcania się.

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z OEK
MEK01	Zna podstawowe pojęcia mechaniki płynów i podstawowe techniki metrologiczne prękości i wydatku	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	sprawdzian pisemny, raport pisemny
MEK02	Zna i umie stosować zasadę pędu i momentu pędu w analizie prostych zagadnień przepływowych	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	sprawdzian pisemny, raport pisemny	K-W007+++ K-U008+	W02+++ W07++ U09++
MEK03	Zna podstawy zagadnień dotyczących przepływów w rurociągach, umie wykonać obliczenia strat w rurociągach, zna metody pomiarowe pozwalające na wyznaczenie strat lokalnych i liniowych w przewodach. Ma świadomość i umie oszacować zagrożenie takim zjawiskami jak kawitacja i uderzenie hydrauliczne.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium, realizacja zleconego zadania	raport pisemny	K-U004++ K-U008++ K-K004+	U01++ U05++ U09++ K03+
MEK04	Prawidłowo identyfikuje zjawiska zachodzące przy opływie ciał. Umie wykonać obliczenia sił działających na ciało w opływie przy znanych wartościach współczynnikach sił.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	raport pisemny, sprawdzian pisemny	K-U004++ K-K004+	U01++ U05++ K03++
MEK05	Rozumie zasadę i zna warunki dekompozycji przepływu na przepływ potencjalny przyścienny. Umie wykonywać proste obliczenia przepływów potencjalnych z wykorzystaniem zasady superpozycji i odwzorowań konforemnych.	wykład, ćwiczenia rachunkowe	sprawdzian pisemny	K-U008++ K-K004+	U09++ K03+
MEK06	Posiada wiedzę z zakresu metodyki badań	laboratorium	raport pisemny	K-U008+	U09+

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
3	TK01	Pojęcia podstawowe: lepkość ciśnienie, temperatura i ich interpretacja fizykalna w świetle molekularnej struktury materii. Ściśliwość cieczy. Pojęcie ośrodka ciągłego, wielkości opisujące stan ośrodka ciągłego, kryterium ciągłości: liczba Knudsena. Zasada zachowania masy: różne postaci równania ciągłości: forma różniczkowa i całkowa. Definicja wydatku płynu Dynamika płynu doskonałego I: zasada zachowania pędu- równanie Eulera. Całka Cauchy’ego równania Eulera: dwie postaci równania Bernoulliego. Zastosowania równania równania Bernoulliego dla płynów idealnych. Ciśnieniowe przyrządy pomiarowe: sonda Pitota, sonda Prandtla, zwężka Venturii’ego, kryza ISA, Rotametr. Zasada działania gaźnika i strumienicy. Pojęcie toru elementu płynu i linii prądu. Parcie hydrostatyczne Pomiar prędkości sondą Prandtla i Sondą Pitota. Wyznaczanie rozkładu prędkości w rurociągu. Wyznaczanie wydatku metodą całkowania bryły prędkości. Charakterystyka kątowa sondy Prandtla. Pomiar lepkości cieczy.	W01, W02, W03, C01, L01, L06	MEK01 MEK06
3	TK02	Dynamika płynu doskonałego II: Całkowa postać zasady zachowania pędu. Reakcja hydrodynamiczna płynu na ciało stałe. Zastosowania: maszyny przepływowe: pompy i turbiny hydrauliczne. Równanie Eulera maszyny wirnikowej.Charakterystyki mechaniczne maszyny przepływowej. Reakcja hydrodynamiczna strugi swobodnej: turbiny Peltona i Gilkesa. Turbina Peltona. Pompa odśrodkowa, Kryteria turbina Francisa. Pomiar reakcji hydrodynamicznej. Wyznaczanie charakterystyki pompy	W04, W05, C02, C03, L05	MEK01 MEK02 MEK03 MEK06
3	TK03	Ruch płynu rzeczywistego I: uogólniona hipoteza Newtona. Równania Naviera i Stokesa dla przepływu ściśliwego i nieściśliwego. Bezwymiarowa postać równań N-S: liczby kryterialne: Reynoldsa, Macha, Eulera, Froude’a, Strouhala. Analiza wymiarowa. Zasady modelowania w mechanice płynów. Niektóre rozwiązania równań N-S: laminarny przepływ osiowosymetryczny. Przepływ Coutte. Zarys teorii smarowania. Współczynnik strat liniowych. Równanie Bernoulliego dla płynów rzeczywistych. Przepływomierz laminarny. Doświadczenie Reynoldsa.	W05, W06,C04, L02	MEK01 MEK03 MEK06
3	TK04	Ruch płynu rzeczywistego II: Ruch turbulentny. Statystyczny opis turbulencji. Reynoldsowsko uśrednione równania Naviera i Stokesa (RANS). Przepływ turbulentny przez przewody. Wykres Nikuradsego. Wpływ chropowatości na straty w przewodach. Współpraca rurociągu z pompą. Wypływ swobodny. Charakterystyka przewodu. Obliczanie przepływów w układach przewodów: rurociągi rozgałęzione. Przewody równoległe. Kawitacja. Uderzenie hydrauliczne. Płyny nieniutonowskie. Pomiar współczynnika strat liniowych i lokalnych. Wykres piezometryczny.	W07, W08, C05, C06, L06	MEK01 MEK03 MEK06
3	TK05	Ruch płynu rzeczywistego III: Koncepcja warstwy przyściennej. Opór. Zjawisko oderwania. Opór tarcia, ciśnieniowy i opór indukowany. Podział brył na opływowe i nieopływowe. Źródła oporu ciał. Współczynniki sił aero/hydrodynamicznych, Charakterystyki profili lotniczych. Przeciągnięcie. Rozkład ciśnień na walcu kołowym dla różnych liczb Reynoldsa. Wizualizacja przepływów	W09, W10, C07, L06, L07	MEK01 MEK02 MEK04 MEK06
3	TK06	Dekompozycja przepływu na przepływ potencjalny i warstwę przyścienną. Potencjał prędkości, funkcja prądu, równanie Laplace'a dla przepływu potencjalnego. Warunki brzegowe Dirichleta i Neumanna. Rozwiązania podstawowe dla przepływu potencjalnego: przepływ płasko-równoległy, wir, źródło/upust. Dipol. Zasada superpozycji. Opływ walca kołowego Odwzorowania konforemne. Profil Żukowskiego. Warunek Kutty-Żukowskiego. Wzór Żukowskiego dla siły nośnej.	W11, W12, W13, C08, L04	MEK01 MEK05 MEK06
3	TK07	Warstwa przyścienna:Warunki powstawania, Równania Prandtla i von Karmana dla laminarnej i turbulentnej warstwy przyściennej. Modele turbulencji przyściennej. Parametry warstwy przyściennej. Obliczenia laminarnej i turbulentnej warstwy przyściennej dla prostych przypadków (płaska płyta)	W14, W15, C08	MEK01 MEK05

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)	Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 3)	Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 1.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 3)	Przygotowanie do laboratorium: 7.50 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 7.50 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 3.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 3)
Zaliczenie (sem. 3)

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	dwa sprawdziany testowe w trakcie semestru
Ćwiczenia/Lektorat	na podstawie dwóch sprawdzianów pisemnych i dwóch prac obliczeniowych
Laboratorium	na postawie sprawozdań i krótkiego sprawdzianu wiadomości przed laboratorium.
Ocena końcowa

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi nie