Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Mechanika płynów I
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż.Jacek Szumbarski, prof. PW.
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Robotyka i Automatyka
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
ML.NW122A
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2022/2023
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. Liczba godzin kontaktowych : 51, w tym: a) wykład – 30 godz., b) ćwiczenia – 15 godz., c) konsultacje – 4 godz., d) egzamin – 2 godz. 2. Praca własna studenta – 75 godzin, w tym: a) 15 godz. – przygotowanie się studenta do kolokwium nr 1, b) 15 godz. – przygotowanie się studenta do kolokwium nr 2, c) 20 godz. – przygotowanie się studenta do ćwiczeń, d) 25 godz - przygotowanie się do egzaminu. Razem - 126 godz. = 5 punktów ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS - liczba godzin kontaktowych: 51, w tym: a) wykład – 30 godz., b) ćwiczenia – 15 godz., c) konsultacje – 4 godz., d) egzamin – 2 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Dobra znajomość podstaw algebry liniowej, geometrii analitycznej i analizy matematycznej w zakresie kursów prowadzonych typowo na pierwszym roku studiów uczelni technicznych.
Limit liczby studentów:
Wykład - 150, ćwiczenia - 30/grupa.
Cel przedmiotu:
Nauczenie podstaw teoretycznych mechaniki płynów oraz podstawowych modeli fizycznych i matematycznych płynów stosowanych w typowych zagadnieniach hydrauliki i aerodynamiki. Nauczenie podstawowych technik rozwiązywania prostych problemów inżynierskich z zakresu statyki płynów i przepływów cieczy rzeczywistej. Przekazanie podstawowej wiedzy z zakresu elementarnej dynamiki gazów i teorii turbulencji.
Treści kształcenia:
1. Model płynu jako ośrodka ciągłego. 2. Elementy statyki płynów: równanie i warunki równowagi, manometry, parcie płynu na ścianki, prawo Archimedesa. 3. Kinematyka płynów: opis ruchu metodą Lagrange’a i Eulera, pole wektorowe prędkości płynu, trajektorie elementów płynu i linie prądu, funkcja prądu, wirowość i twierdzenia o ruchu wirowym, tensorowy opis deformacji płynu. 4. Zasada zachowania masy i równanie ciągłości. 5. Dynamika ośrodka ciągłego: tensorowy opis pola naprężeń w płynie, zasada zmienności pędu i ogólne równanie ruchu, zasada zmienności krętu i symetria tensora naprężeń. 6. Płyny lepkie: model reologiczny płynu newtonowskiego, równanie Naviera-Stokesa, zagadnienie warunków brzegowych, przykłady rozwiązań analitycznych. 7. Model płynu idealnego: równanie Eulera, całki pierwsze Bernoulliego i Cauchy-Lagrange’a, przykłady zastosowań. 8. Całkowa postać zasady zachowania pędu i jej zastosowanie do wyznaczania sił reakcji na ciała zanurzone z przepływie. Współczynniki aerodynamiczne. 9. Analiza wymiarowa i podobieństwo dynamiczne przepływów. 10. Elementy hydrauliki: ruch cieczy lepkiej przez przewody, równanie Bernoulliego z członami opisującymi straty ciśnienia. 11. Elementarne wprowadzenie do teorii przepływów turbulentnych: fizykalna charakterystyka przepływów turbulentnych, zjawisko niestateczności hydrodynamicznej, procedura uśredniania i równania Reynoldsa, problem domknięcia. 12. Podstawy teoretyczne dynamiki gazu idealnego, propagacja małych zaburzeń w gazie, ruch izentropowy, prostopadła fala uderzeniowa.
Metody oceny:
1) Dwa kolokwia z części ćwiczeniowej sprawdzające umiejętność rozwiązywania prostych zagadnień inżynierskich z zakresie statyki płynów, wykorzystania równania Bernoulliego, wyznaczania reakcji przy użyciu całkowej formy zasady zachowania pędu oraz wyznaczania parametrów ruch cieczy w prostych rurociągach. Warunkiem zaliczenia kursu jest otrzymanie oceny pozytywnej z obu kolokwiów. 2) Egzamin końcowy obejmujący całość wyłożonego materiału teoretycznego, a także część zadaniową.
Egzamin:
tak
Literatura:
Zalecana literatura: 1. Preskrypt i materiały dostarczone przez wykładowcę oraz podręczniki: a) Prosnak W.J.: Równania klasycznej mechaniki płynów. PWN, Warszawa, 2006, b) Gryboś R.: Podstawy mechaniki płynów. PWN, Warszawa, 1998, c) Tesch K.: Mechanika płynów. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 2008.
Witryna www przedmiotu:
materiały dydaktyczne http://c-cfd.meil.pw.edu.pl/ccfd/index.php?item=6 (dostęp chroniony)
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ML.NW122_W1
Zna podstawy statyki i kinematyki ośrodka ciągłego.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka ML.NW122_W2
Ma podstawową wiedzę w zakresie formułowania zasad zachowania dla płynu, równań opisujących jego ruch i ich całek pierwszych, a także sposobów określania reakcji aero/hydrodynamicznych.
Weryfikacja: Egzamin, kolokwium nr 1, kolokwium nr 2.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W01, AiR1_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka ML.NW122_W3
Ma podstawową wiedzę na temat modelu płynu newtonowskiego oraz inżynierskich metod wyznaczania ruchu laminarnego i turbulentnego cieczy lepkiej w rurociągach, zna pojęcie podobieństwa dynamicznego przepływów i znaczenie fizyczne podstawowych liczb podobieństwa.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka ML.NW122_W4
Ma elementarną wiedzę w zakresie podstaw dynamiki gazów.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W06, AiR1_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG.o, III.P6S_WG, P6U_W

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ML.NW122_U1
Potrafi rozwiązać proste zagadnienia inżynierskie z zakresu statyki cieczy.
Weryfikacja: Kolokwium nr 1.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U07, AiR1_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NW122_U2
Potrafi posłużyć się aparatem algebry i analizy wektorowej do wyznaczenia charakterystyk ruchu płynu.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U05, AiR1_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NW122_U3
Potrafi rozwiązać zagadnienia wyznaczania ruchu cieczy idealnej lub rzeczywistej w prostych rurociągach posługując się podstawowym lub uogólnionym równaniem Bernoulliego.
Weryfikacja: Egzamin, kolokwium nr 1, kolokwium nr 2.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U05, AiR1_U07, AiR1_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NW122_U4
Posługując się całkową postacią zasady zachowania pędu potrafi rozwiązać proste przypadki zagadnienia wyznaczania reakcji hydro/aerodynamicznych.
Weryfikacja: Egzamin, kolokwium nr 2.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U07, AiR1_U08, AiR1_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NW122_U5
Potrafi dokonać prostej analizy warunków podobieństwa dynamicznego, a także wykorzystać metody analizy wymiarowej do przewidywania formalnej postaci praw fizycznych.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U07, AiR1_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NW122_U6
Potrafi wykorzystać równanie energii do wyznaczania parametrów gazodynamicznych, a także umie określić relacje pomiędzy parametrami gazodynamicznymi przed i za prostopadłą falą uderzeniową.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U07, AiR1_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o