logo
Karta przedmiotu
logo

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
01 Zna podstawowe pojęcia mechaniki płynów i podstawowe techniki metrologiczne prękości i wydatku wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium sprawdzian pisemny, raport pisemny
02 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++
03 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+
04 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++
05 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+
06 Posiada wiedzę z zakresu metodyki badań laboratorium raport pisemny K_U008+
U09+

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

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 Średnia ważona. ocena z laboratorium z wagą 0,35 ocena z ćwiczeń z wagą 0,35 wykład z waga 0,30

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