Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Modelowanie w bioinżynierii
Koordynator przedmiotu:
Dr inż. Piotr Grzybowski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inżynieria Środowiska
Grupa przedmiotów:
Bioinzynieria
Kod przedmiotu:
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2012/2013
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przekazanie studentom umiejętności posługiwania się aparatem matematycznym w zagadnieniach bioinżynierii. Przedstawione zostaną metody upraszczania opisu skomplikowanych procesów, metody przyjmowania założeń obliczeniowych i matematycznego opisu wybranych procesów w ochronie środowiska.
Treści kształcenia:
Modelowanie matematyczne, opis zjawiska, uproszczenia i założenia modelowe, rodzaje modeli matematycznych, zastosowanie modeli matematycznych, ocena wiarygodności wyników modelowych. Podstawy bilansowania masy i energii, równania bilansowe, przykłady bilansowania procesów ustalonych i dynamicznych, bilanse populacji, bilanse reakcji chemicznych/biochemicznych i reaktorów/bioreaktorów. Techniki numeryczne w rozwiązywaniu zagadnień matematycznych, rozwiązywanie układów równań różniczkowych, aproksymacja, ekstrapolacja, przykłady obliczeń, analiza błędów. Analiza wymiarowa i zwiększanie skali, podobieństwa procesowe, przepływy w kanałach o różnych przekrojach, dynamika mieszania. Komputerowe narzędzia obliczeniowe (CFD), przykłady rozwiązania wybranych problemów z użyciem komercyjnych programów obliczeniowych z wizualizacją wyników. Zagadnienia optymalizacyjne i ekonomiczne w procesach ochrony środowiska, analiza porównawcza kosztów, koszty inwestycyjne i ruchowe, koszty korzystania ze środowiska. Sieci neuronowe i wykorzystanie sieci neuronowych w modelowaniu. Model żywej komórki i procesów biochemicznych w komórce. Projekt z bilansowania: Przykład projektu: Wykonać bilans zapotrzebowania na wodę rozwijającej się lokalnej populacji miejskiej, lokalnej oczyszczalni ścieków i określić moment czasowy podjęcia decyzji o budowie kolejnej oczyszczalni ścieków, aby zapewnić ciągłe i pełne oczyszczanie rosnącej ilości ścieków. Projekt z analizy wymiarowej i zwiększania skali: Przykład projektu: Za pomocą danych doświadczalnych uzyskanych w trakcie badań w małym reaktorze z mieszadłem zaprojektować przemysłowy aparat zapewniający podobieństwo przebiegu procesu. Projekt z zagadnień optymalizacyjnych: Przykład projektu: Zoptymalizować bioreaktor z recyrkulacją biomasy pod względem: wydajności biomasy, wydajności produkcji z jednostki objętości, skuteczności usuwania zanieczyszczenia. Projekt indywidualny.
Metody oceny:
Ocena zintegrowana: 0,6 OW + 0,4 OP
Egzamin:
Literatura:
J. Ciborowski , „Podstawy Inżynierii Chemicznej”. WNT, Warszawa 1965 T. Traczyk, M. Maczyński, „Matematyka stosowana w inżynierii chemicznej”. WNT, Warszawa 1970 M. M. Anielak, „Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków”. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000 M. Apolinarski i in., „Wybrane procesy z technologii wody i ścieków”. – Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, 1983 E. Boeker, R. Grondell, „Fizyka środowiska”. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002 Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wąsowski, „Metody numeryczne”, WNT, 2002 A. James, „Modelowanie matematyczne w oczyszczaniu ścieków i ochronie wód”, Arkady, 1986
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się