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: Mechanika i budowa maszyn

Obszar kształcenia: nauki techniczne

Profil studiów: ogólnoakademicki

Poziom studiów: pierwszego stopnia

Forma studiów: stacjonarne

Specjalności na kierunku: Alternatywne źródła i przetwarzanie energii, Komputerowo wspomagane wytwarzanie, Organizacja produkcji, Pojazdy samochodowe, Programowanie i automatyzacja obróbki

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Zakład Termodynamiki

Kod zajęć: 707

Status zajęć: obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów: sem: 5 / W30 C15 L15 / 4 ECTS / Z

Język wykładowy: polski

Imię i nazwisko koordynatora: dr inż. Małgorzata Kmiotek

Terminy konsultacji koordynatora: termin konsultacji zgodnie z planem pracy jednostki organizacyjnej

semestr 5: mgr inż. Natalia Marszałek

semestr 5: prof. dr hab. Anna Kucaba-Piętal

semestr 5: 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.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 R. Gryboś Podstawy Mechaniki Płynów, T. , T. 2 PWN . 1998
2 Wł. J. Prosnak Mechanika Płynów PWN Warszawa. 1970
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 R. Gryboś Zbiór zadań z technicznej Mechaniki Płynów WN PWN, Warszawa. 2002
Literatura do samodzielnego studiowania
1 E. S. Burka, T.J. Nałęcz Mechanika Płynów w przykładach WN PWN, Warszawa . 1999

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 K_W002+++
K_W008++
K_U009++
W01+++
W03+++
W07+++
U09+++
02 Zna i umie stosować zasadę pędu i momentu pędu w analizie prostych zagadnień przepływowych wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium sprawdzian pisemny, raport pisemny K_W002+++
K_U001++
K_U009+
W01+++
W03+++
W07+++
U01++
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_W002+
K_W004+++
K_U001++
K_U004++
K_U009+
K_K004+
W01+++
W02+++
W03+++
W07+++
U01++
U02+
U03+
U09+++
K03+
K04++
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_W002+
K_W008++
K_U001+
K_U004++
K_U009++
K_K004+
W01+++
W03++
W07+++
U01+
U02+
U03++
U09++
K03+
K04++
05 Rozumie różnice jakościowe pomiędzy zjawiskami zachodzącymi w przepływach ściśliwych i nieścisliwych oraz w przeływie podkrytyczym i nadkrytycznym. Umie wykonać proste obliczenia dla jednowymiarowych przepływów gazu w przewodach o zmiennym przekroju. wykład, ćwiczenia rachunkowe sprawdzian pisemny K_W002++
K_U009++
K_K004+
W01+++
W03+++
W07+++
U09+++
K03+
K04+
06 Potrafi określić różnice miedzy przepływami płynu rzeczywistego a doskonałego. Zna czynniki powodujące powstawanie siły nośnej i umie zidentyfikować czynniki mające wpływ na jej wartość. wykład sprawdzian pisemny K_W008+++
K_U001+++
K_U009++
W03++
U01++
U09++
07 Posiada umiejętności/wiedzę z prowadzenia badań naukowych i pogłębioną wiedzę z zakresu metodyki badań w mechanice płynów wykład, laboratorium obserwacja wykonawstwa, raport pisemny, sprawdzian pisemny K_W004++
K_W008+++
K_U004+++
K_U009++
W01++
W02+
W03++
U01++
U02+
U03+
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
5 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. Pomiar wydatku płynu kryzą ISA W01, W02, C01, C02, L01, L02 ,L03 MEK01 MEK06 MEK07
5 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 wentylatora promieniowego. W05, W04, C03, L04 MEK01 MEK02 MEK03 MEK06 MEK07
5 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. 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. W07, W06, C04, L05, L08 MEK01 MEK03 MEK06 MEK07
5 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. Wykres piezometryczny. W09, W08, C05, C06, L06 MEK01 MEK03 MEK07
5 TK05 Ruch płynu rzeczywistego III: Koncepcja warstwy przyściennej. Opór tarcia. Zjawisko oderwania. Opór tarcia, ciśnieniowy i opór indukowany. Podział brył na opływowe i nieopływowe. Źródła oporu ciał. Współczynniki sił aero/hydrodynamicznych Rozkład ciśnień na walcu kołowym dla różnych liczb Reynoldsa. Wizualizacja przepływów W11, W10, C07 MEK01 MEK02 MEK04 MEK06 MEK07
5 TK06 Elementy dynamiki gazów: adiabata Poissona. Prędkość dźwięku w gazach. Równanie Bernoulliego gazów. Jednowymiarowe równanie ciągłości dla gazu. Dysza de Lavala. Przepływ podkrytyczny i nadkrytyczny Fale uderzeniowe (informacja). Przepływy gazu lepkiego w przewodach: przepływ adiabatyczny i izotermiczny. Zablokowanie przewodu. W13, W12, C08 MEK01 MEK05
5 TK07 Dekompozycja obszaru przepływu na przepływ potencjalny i warstwę przyścienną. Potencjał prędkości, funkcja prądu, warunki Cauchego-Rimana, prędkość zespolona. Linie prądu i linie ekwipotencjalne. Rozwiązania podstawowe przepływu potencjalnego: przepływ płasko-równoległy, wir, źródło/upust. Dipol. Zasada superpozycji. Metody obliczania i wizualizacji.Opływ walca kołowego cyrkulacyjny i bezcyrkulacyjny. Paradoks D'alamberta, Wzór Żukowskiego na powstawanie siły nośnej. Wprowadzenie do nowoczesnych metod badawczych w mechanice płynów W14, W15, L07 MEK01 MEK06 MEK07

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 5) Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 5) Przygotowanie do ćwiczeń: 7.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 6.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/studiowanie zadań: 1.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 5) Przygotowanie do laboratorium: 7.50 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 7.50 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 8.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 5)
Zaliczenie (sem. 5)

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład ocena z testu sprawdzającego znajomość podstawowych wiadomości
Ćwiczenia/Lektorat na podstawie sprawdzianu pisemnego i aktywności na ćwiczeniach
Laboratorium na postawie sprawozdań i krótkiego sprawdzianu wiadomości przed laboratorium.
Ocena końcowa ocena z laboratorium z wagą 0,3 ocena z ćwiczeń z wagą 0,3 ocena z wykładu 0.4

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: tak

1 M. Kmiotek; A. Kordos; T. Muszyński; W. Żyłka The Problem of Recycling of Unmanned Aerial Vehicles 2024
2 M. Kmiotek; A. Kordos; A. Piszczatowski; A. Zaremba Numerical Study of the Effect of the Trailing-Edge Devices (Gurney Flap and Divergent Trailing-edge Flap) on the Aerodynamic Characteristics of an Airfoil in Transonic Flow for Drone Applications 2023
3 M. Kmiotek; R. Smusz Effect of thin obstacles heights on heat transfer and flow characteristics in microchannels 2023
4 D. Ficek; M. Kmiotek; A. Kordos; T. Muszyński Zastosowanie stopów metali lekkich w bezzałogowych statkach powietrznych 2021
5 T. Iwan; M. Kmiotek Numerical simulation of flow through microchannels of technical equipment with triangular and rectangular elements of roughness 2021
6 T. Iwan; M. Kmiotek; A. Kordos Numerical Simulation of Flow Through Microchannels with Random Roughness 2021
7 T. Iwan; M. Kmiotek; W. Żyłka Chropowatość powierzchni makro- i mikroelementów 2021