| Nazwa w języku polskim: | Mechanika płynów |
| Nazwa w języku angielskim: | Fluid mechanics |
| Kierunek studiów: | Inżynieria Środowiska |
| Specjalność: | |
| Stopień: | I |
| Forma: | stacjonarna |
| Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
| Kod przedmiotu: | ISS101140 |
|
Wykład |
Ćwiczenia |
Laboratorium |
Projekt |
Seminarium |
|---|---|---|---|---|---|
Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni (ZZU) |
30 | 15 | 15 | ||
Liczba godzin całkowitego nakładu pracy studenta (CNPS) |
60 | 60 | 60 | ||
Forma zaliczenia |
Egzamin na ocenę | Zaliczenie na ocenę | Zaliczenie na ocenę | ||
| Dla grupy kursów zaznaczyć kurs końcowy (X) | |||||
Liczba punktów ECTS |
2 | 2 | 2 | ||
w tym liczba punktów odpowiadająca zajęciom o charakterze praktycznym (P) |
2 | 2 | |||
w tym liczba punktów ECTS odpowiadająca zajęciom wymagającym bezpośredniego udziału nauczycieli lub innych osób prowadzących zajęcia (BU) |
1 | 1 | 1 |
| WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I KOMPETENCJI SPOŁECZNYCH | |
|---|---|
| 1 | Student posiada przygotowanie z matematyki |
| 2 | Student posiada przygotowanie z fizyki |
| CELE PRZEDMIOTU | |
|---|---|
| C1 | Zdobycie wiedzy ogólnej w zakresie zastosowań mechaniki płynów w inżynierii środowiska |
| C2 | Nabycie umiejętności obliczania parametrów przepływów płynów idealnych i rzeczywistych |
| C3 | Poznanie metod pomiarów podstawowych parametrów fizycznych płynów |
| C4 | Nabycie umiejętności analizy, opracowania i wykorzystania danych pomiarowych |
| PRZEDMIOTOWE EFEKTY UCZENIA SIĘ | |
|---|---|
| Z zakresu wiedzy: | |
| PEU_W01 | Potrafi zdefiniować właściwości płynów doskonałych i rzeczywistych |
| PEU_W02 | Potrafi sformułować i objaśnić podstawowe prawa statyki płynów |
| PEU_W03 | Potrafi sformułować i objaśnić podstawowe prawa dynamiki płynów |
| PEU_W04 | Potrafi scharakteryzować przepływy laminarne i turbulentne |
| PEU_W05 | Potrafi opisać przepływy płynów rzeczywistych w przewodach zamkniętych |
| PEU_W06 | Potrafi opisać przepływy płynów rzeczywistych w kanałach otwartych |
| PEU_W07 | Potrafi opisać filtrację wód gruntowych |
| Z zakresu umiejętności: | |
| PEU_U01 | Potrafi zastosować podstawowe prawa statyki i dynamiki płynów doskonałych w zadaniach obliczeniowych (prawo zachowania masy, równanie Bernoulliego) |
| PEU_U02 | Potrafi zastosować podstawowe prawa dynamiki płynów rzeczywistych w zadaniach obliczeniowych i zadaniach inżynierskich (prawo zachowania masy, równanie Bernoulliego, obliczanie oporów przepływu) |
| PEU_U03 | Potrafi wykonać pomiary oraz obliczenia ciśnienia płynu |
| PEU_U04 | Potrafi wykonać pomiary oraz obliczenia prędkości miejscowej i średniej |
| PEU_U05 | Potrafi wykonać pomiary oraz obliczenia natężenia przepływu cieczy i gazów |
| PEU_U06 | Potrafi zinterpretować wyniki pomiarów, oszacować błąd pomiaru i sporządzić sprawozdanie |
| Z zakresu kompetencji społecznych: | |
| PEU_K01 | Posiada umiejętność pracy w grupie i przyjmowania w niej różnych ról, w tym lidera, wykonawcy, sprawozdawcy |
TREŚCI PROGRAMOWE |
||
Forma zajęć - wykład |
Liczba |
|
| Wy1 | Pojęcie płynu i przedmiot mechaniki płynów. Płyny jako ośrodki ciągłe. Płyny rzeczywiste i doskonałe. Wybrane własności fizyczne płynów, zastosowania mechaniki płynów. Siły działające w płynach. Stan naprężeń w płynie. Pojęcie ciśnienia. | 2 |
| Wy2 | Statyka płynów: równanie równowagi płynu (Eulera) i jego zastosowania. Prawo Pascala. Rozkład ciśnienia w cieczy. Prawo naczyń połączonych i jego zastosowania (manometry cieczowe). Metody pomiaru ciśnień względnych i bezwzględnych. Napór hydrostatyczny cieczy na powierzchnie płaskie i zakrzywione. | 2 |
| Wy3 | Wypór hydrostatyczny. Stateczność pływania ciał. Podstawowe pojęcia kinematyki płynów. Objętościowe i masowe natężenie przepływu płynu. Pojęcie prędkości średniej. Zasada zachowania masy. | 2 |
| Wy4 | Zasada zachowania pędu i równanie ruchu cieczy doskonałej. Równanie Bernoulliego dla płynu doskonałego i jego zastosowania. Wyznaczanie prędkości miejscowej (rurka Pitota i rurka Prandtla) | 2 |
| Wy5 | Zwężki pomiarowe. Wypływ cieczy przez mały otwór. Wypływ cieczy przez duży otwór (przelewy pomiarowe). Wypływ gazu przez dyszę zbieżną. | 2 |
| Wy6 | Równanie ruchu płynu rzeczywistego (równanie Naviera-Stokesa). Podobieństwo zjawisk przepływowych. Wyznaczenie liczb podobieństwa (zastosowanie analizy wymiarowej oraz analizy równań ruchu płynu). Interpretacja fizyczna liczb podobieństwa dla ruchu płynu lepkiego. | 2 |
| Wy7 | Doświadczenie Reynoldsa. Ruch laminarny płynu. Współczynnik Coriolisa. Uogólnione równanie Bernoulliego dla ruchu płynu rzeczywistego. Straty hydrauliczne przy przepływie płynu (wzór Darcy-Wiesbsch). | 2 |
| Wy8 | Wyznaczanie oporów liniowych i miejscowych przy przepływie płynu w przewodach zamkniętych. | 2 |
| Wy9 | Własności przepływów turbulentnych. Warstwa przyścienna płynu. Przepływy przyścienne i swobodne. Wykresy Ancony. | 2 |
| Wy10 | Przepływ płynu nieściśliwego w systemie szeregowym. Oporność hydrauliczna przewodu. Oporność hydrauliczna systemu szeregowego i równoległego. Pompa w układzie przewodów (wysokość podnoszenia, punkt pracy, współpraca zespołu pomp). | 2 |
| Wy11 | Przepływ cieczy w kanałach otwartych. Prędkość przepływu w ruchu równomiernym. Najkorzystniejszy przekrój poprzeczny kanału. Parametry przepływu krytycznego. Kryteria podziału przepływów na spokojne i rwące. | 2 |
| Wy12 | Przepływ płynu w ośrodku porowatym (ruch wód gruntowych). Prawo filtracji Darcy. Współczynnik filtracji. Umowna prędkość filtracji. Równanie ruchu filtracyjnego. Przykłady rozwiązań równań filtracji wód gruntowych | 2 |
| Wy13 | Opływ ciał i oderwanie warstwy przyściennej. Współczynnik oporu profilowego. Uderzenie hydrauliczne. Reakcja hydrodynamiczna strugi. | 2 |
| Wy14 | Kawitacja: omówienie zjawiska, zapobieganie kawitacji w przewodach i urządzeniach, zastosowania kawitacji. Zjawisko ejekcji. Zasada działania i przykłady zastosowań strumienic. | 2 |
| Wy15 | Podsumowanie wykładów. Uzupełnienia: zagadnienie trzech zbiorników, przepływy dwufazowe, modelowanie przepływów z wykorzystaniem metod CFD. | 2 | Suma godzin | 30 |
TREŚCI PROGRAMOWE |
||
Forma zajęć - ćwiczenia |
Liczba |
|
| Cw1 | Obliczenia ciśnień względnych. Zastosowanie prawa naczyń połączonych w obliczeniach manometrów cieczowych. | 2 |
| Cw2 | Obliczenia naporu hydrostatycznego na powierzchnie płaskie i zakrzywione. Obliczenia siły wyporu. | 2 |
| Cw3 | Obliczenia prędkości i natężania przepływu płynów doskonałych w przewodach zamkniętych. Zastosowanie równania Bernoulliego w obliczeniach wypływu cieczy przez małe otwory. | 2 |
| Cw4 | Zastosowanie równania Bernoulliego w obliczeniach prędkości miejscowej (rurka Prandtla i Pitota). | 2 |
| Cw5 | Zastosowanie uogólnionego równania Bernoulliego w obliczeniach przepływów płynów lepkich, nieściśliwych. Obliczenia oporów liniowych i miejscowych. | 2 |
| Cw6 | Obliczenia oporności hydraulicznej przewodów i systemów szeregowych oraz równoległych. Sporządzanie wykresów Ancony. | 2 |
| Cw7 | Obliczenia natężenia przepływu, prędkości średniej oraz spadku hydraulicznego dla przepływów równomiernych w kanałach otwartych. | 2 |
| Cw8 | Kolokwium zaliczeniowe | 1 |
| Suma godzin | 15 | |
TREŚCI PROGRAMOWE |
||
Forma zajęć - laboratorium |
Liczba |
|
| La1 | Wprowadzenie; omówienie zakresu ćwiczeń, zasad oceniania oraz zasad BHP w laboratorium mechaniki płynów | 1 |
| La2 | Pomiar ciśnienia i wzorcowanie manometrów | 2 |
| La3 | Pomiary prędkości miejscowej w kanale wentylacyjnym | 2 |
| La4 | Pomiary natężenia przepływu powietrza w przewodach wentylacyjnych | 2 |
| La5 | Wyznaczanie współczynnika przepływu dla zaworu regulacyjnego | 2 |
| La6 | Wyznaczanie charakterystyki hydraulicznej instalacji z pompą obiegową | 2 |
| La7 | Wyznaczanie współczynnika oporu miejscowego dla przepustnicy | 2 |
| La8 | Rozliczenie sprawozdań z zajęć laboratoryjnych. Wystawienie ocen. | 2 |
| Suma godzin | 15 | |
| STOSOWANE NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE | |
|---|---|
| N1 | Wykład informacyjny w formie prezentacji |
| N2 | Prezentacja multimedialna |
| N3 | Ćwiczenia rachunkowe - rozwiązywanie zadań podczas zajęć; |
| N4 | Wykonanie pomiarów na stanowiskach laboratoryjnych |
| N5 | Opracowanie sprawozdania z przeprowadzonych pomiarów (praca grupowa) |
| N6 | Praca własna - przygotowanie teoretyczne do ćwiczeń |
| N7 | Praca własna - przygotowanie teoretyczne do laboratoriów (dostępne e-instrukcje do laboratorium) |
| N8 | Praca własna - samodzielne studia i przygotowanie do egzaminu (dostępny e-podręcznik) |
OCENA OSIĄGNIĘCIA PRZEDMIOTOWYCH EFEKTÓW UCZENIA SIĘ
| Oceny (F – formująca (w trakcie semestru), P – podsumowująca (na koniec semestru) | Numer efektu uczenia się | Sposób oceny osiągnięcia efektu uczenia się | |
|---|---|---|---|
| 1 | P1 | PEU_W01- PEU_W07 | Egzamin pisemny |
| 2 | P2 | PEU_U01, PEU_U02 | Kolokwium |
| 3 | F | PEU_U01- PEU_U06; PEK_K01 | Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych (jedno na grupę), odpowiedzi ustne |
| P3 = średnia z ocen formujących (F) | |||
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
| Literatura podstawowa | |
|---|---|
| Literatura podstawowa: | Jeżowiecka-Kabsh K., Szewczyk H., Mechanika płynów; Wyd. Politechniki Wrocławskiej. 2001 (*e- podręcznik) |
| Literatura podstawowa: | Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska, WNT Warszawa 2009 (i wcześniejsze) |
| Literatura podstawowa: | Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., Zadania z mechaniki płynów w inżynierii i ochronie środowiska, WNT Warszawa 2001 |
| Literatura podstawowa: | Mitosek M. Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska; PWN Warszawa 2001 |
| Literatura podstawowa: | Bechtold Z. i in., Zbór zadań z mechaniki płynów, Wyd. Politechniki Wrocławskiej. 1984 (*e- podręcznik) |
| Literatura podstawowa: | Burka E.S., Mechanika płynów w przykładach: teoria, zadania, rozwiązania, Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2002 |
| Literatura uzupełniająca | |
| Literatura uzupełniająca: | Biernacki M., Laboratorium z mechaniki płynów i hydrauliki, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej 1995 |
| Literatura uzupełniająca: | Bartosik A., Laboratorium mechaniki płynów, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2005 |
| Literatura uzupełniająca: | Żarski K., Mechanika płynów - wybrane zagadnienia w ujęciu komputerowym, Ośrodek Informacji, Technika instalacyjna w budownictwie, Warszawa 2007 |
| Literatura uzupełniająca: | Gryboś R., Podstawy mechaniki płynów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998 |
OPIEKUN PRZEDMIOTU
| Imię i nazwisko: | Anna Bryszewska-Mazurek |
| E-mail: | anna.bryszewska-mazurek@pwr.edu.pl |
MACIERZ
| L.p. | Przedmiotowy efekt uczenia się | Odniesienie przedmiotowego efektu do efektów uczenia się zdefiniowanych dla kierunku studiów | Cele przedmiotu*** | Treści programowe*** | Numer narzędzia dydaktycznego*** |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | PEU_W01 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy1 | N1, N2, N8 |
| 2 | PEU_W02 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy2, Wy3 | N1, N2, N8 |
| 3 | PEU_W03 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy4, Wy5, Wy6 | N1, N2, N8 |
| 4 | PEU_W04 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy7, Wy9 | N1, N2, N8 |
| 5 | PEU_W05 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy8 - Wy10, Wy14 | N1, N2, N8 |
| 6 | PEU_W06 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy11 | N1, N2, N8 |
| 7 | PEU_W07 | K1IS_W04, K1IS_W14 | C1 | Wy12 | N1, N2, N8 |
| 8 | PEU_U01 | K1IS_U02, K1IS_U11 | C2 | Ćw1 - Ćw4 | N3, N6 |
| 9 | PEU_U02 | K1IS_U02, K1IS_U11 | C2 | Ćw5 - Ćw7 | N3, N6 |
| 10 | PEU_U03 | K1IS_U02, K1IS_U05, K1IS_U11 | C3 | La2 | N4, N7 |
| 11 | PEU_U04 | K1IS_U02, K1IS_U05, K1IS_U11 | C3 | La3 | N4, N7 |
| 12 | PEU_U05 | K1IS_U02, K1IS_U05, K1IS_U11 | C3 | La4, La6 | N4, N7 |
| 13 | PEU_U06 | K1IS_U02, K1IS_U05, K1IS_U11 | C4 | La2 - La8 | N5 |
| 14 | PEU_K01 | K1IS_K03 | C4 | La2 - La8 | N4, N5 |