Nazwa zajęć: Mechanika płynów
Cykl kształcenia: 2021/2022
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, Samoloty, Silniki lotnicze, Zarządzanie ruchem lotniczym
Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: inżynier
Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Katedra Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej
Kod zajęć: 649
Status zajęć: obowiązkowy dla programu Samoloty, Zarządzanie ruchem lotniczym
Układ zajęć w planie studiów: sem: 3 / W30 C15 L15 / 4 ECTS / Z
Język wykładowy: polski
Imię i nazwisko koordynatora: dr inż. Małgorzata Kmiotek
Dane kontaktowe koordynatora: budynek L-33, pokój 15, tel. 17 743 2355, kmimal@prz.edu.pl
Terminy konsultacji koordynatora: wg harmonogramu pracy KLiK
semestr 3: mgr inż. Natalia Marszałek , termin konsultacji wg harmonogramu pracy jednostki organizacyjnej KILiK
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 kształcenia: Zajęcie obejmują podstawy mechaniki płynów, ze szczególnym uwzględnieniem przepływów nieściśliwych.
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
Literatura do samodzielnego studiowania
Literatura uzupełniająca
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.
| MEK | Student, który zaliczył zajęcia | Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia | Sposoby weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia | Związki z KEK | Związki z PRK |
|---|---|---|---|---|---|
| 01. | Zna podstawowe pojęcia mechaniki płynów i podstawowe techniki metrologiczne prękości i wydatku | wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium | sprawdzian pisemny, raport pisemny |
K_W07++ K_U08++ K_K04++ |
P6S_KO P6S_UW P6S_WG |
| 02. | Zna i umie stosować zasadę pędu i momentu pędu w analizie prostych zagadnień przepływowych | wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium | sprawdzian pisemny, raport pisemny |
K_U04++ K_U08++ |
P6S_UU P6S_UW |
| 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_W07++ K_U08++ |
P6S_UW P6S_WG |
| 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_W07++ K_U08++ |
P6S_UW P6S_WG |
| 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_U08++ K_K04++ |
P6S_KO P6S_UW |
| 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_W07++ K_U04++ |
P6S_UU P6S_WG |
| 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_W07++ K_U04++ K_K04++ |
P6S_KO P6S_UU P6S_WG |
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).
| 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. Pomiar wydatku płynu kryzą ISA | W01, W02, C01, C02, L01, L02 ,L03 | MEK01 MEK06 MEK07 |
| 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 wentylatora promieniowego. | W05, W04, C03, L04 | MEK01 MEK02 MEK03 MEK06 MEK07 |
| 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. 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 |
| 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. Wykres piezometryczny. | W09, W08, C05, C06, L06 | MEK01 MEK03 MEK07 |
| 3 | 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 |
| 3 | 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 |
| 3 | 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 |
| Forma zajęć | Praca przed zajęciami | Udział w zajęciach | Praca po zajęciach |
|---|---|---|---|
| Wykład (sem. 3) |
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. 3) |
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. 3) |
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. 3) |
|||
| Zaliczenie (sem. 3) |
| Forma zajęć | Sposób wystawiania oceny podsumowującej |
|---|---|
| Wykład | Ocena z testu sprawdzającego znajomość wiadomości (MEK1-MEK7), 50-60% punktów ocena dst, 61-70% punktów ocena +dst, 71-80% punktów ocena db, 81-90% punktów ocena +db, powyżej 90% punktów ocena bdb |
| Ćwiczenia/Lektorat | Na postawie krótkiego sprawdzianu wiadomości przed ćwiczeniami, testu końcowego (MEK1-MEK7), 50-60% punktów ocena dst, 61-70% punktów ocena +dst, 71-80% punktów ocena db, 81-90% punktów ocena +db, powyżej 90% punktów ocena bdb |
| Laboratorium | na postawie sprawozdań i krótkiego sprawdzianu wiadomości przed laboratorium (MEK1-MEK7), 50-60% punktów ocena dst, 61-70% punktów ocena +dst, 71-80% punktów ocena db, 81-90% punktów ocena +db, powyżej 90% punktów ocena bdb |
| Ocena końcowa | ocena z laboratorium z wagą 0,3 ocena z ćwiczeń z wagą 0,3 ocena z wykładu 0.4 |
| Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia | |
| Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych | |
| Inne |
Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych: nie
Publikacje naukowe