Procesy cieplne
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Specjalność:
Modelowanie układów i procesów (AB3)
Rodzaj studiów i semestr: stacjonarne II st., sem. II
Punkty ECTS: 2
Prowadzący:
prof. dr hab. inż.
Ewa Majchrzak
Opis przedmiotu
 W
ramach przedmiotu omawiane są zagadnienia modelowania procesów, w
których główną rolę odgrywa przepływ ciepła. Istotnym elementem zajęć
jest prezentacja najważniejszych metod numerycznego wyznaczania
ustalonego i nieustalonego pola temperatury:
- metody różnic skończonych (MRS),
- metody elementów skończonych (MES),
- metody elementów brzegowych (MEB).
Analizowane są m.in. zagadnienia dotyczące
modelowania procesu krzepnięcia i stygnięcia wybranych grup wyrobów
metalowych, modelowania oddziaływań lasera na powierzchnie metalowe,
modelowania procesu przepływu biociepła w organizmach poddanych
działaniu zewnętrznych czynników termicznych (zamrażanie tkanek,
przewidywanie stopnia oparzenia tkanki skórnej poddanej działaniu
wysokich temperatur itp.).
Program przedmiotu
- wykład: 15 godzin w semestrze
- laboratorium: 15 godzin w semestrze
Warunki zaliczenia
- Zaliczenie na
ocenę pozytywną ćwiczeń (warunki podaje prowadzący na
zajęciach)
- Egzamin z
wykładu.
OCENA KOŃCOWA: O=0.65E+0.35C
E - ocena z egzaminu (musi być pozytywna) C - ocena z
ćwiczeń
Tematyka wykładów
-
Opisy
matematyczne procesów cieplnych w skali
makro i mikro. Procesy cieplne
zachodzące w organizmach żywych.
-
Metoda
różnic skończonych – stan ustalony i
nieustalony.
-
Metoda
elementów skończonych – stan ustalony i
nieustalony.
-
Metoda
elementów brzegowych.
-
Modelowanie przemian fazowych.
Modelowanie oddziaływań lasera.
-
Przepływ ciepła w skali mikro – model z
dwoma czasami opóźnień, rozwiązanie za
pomocą MRS.
-
Prezentacja przykładowych zastosowań i
rozwiązań.
Tematyka laboratoriów
-
Ustalony przepływ ciepła, modele 1D –
rozwiązania analityczne.
-
Ustalony przepływ ciepła, modele 1D, 2D
– rozwiązania za pomocą MRS.
-
Nieustalony przepływ ciepła – zadania
1D, 2D – rozwiązania za pomocą MRS.
-
MES
dla zadań 1D ustalonego i nieustalonego
przewodzenia ciepła.
-
MES
dla zadań płaskich przewodzenia ciepła.
-
Zastosowanie pakietu MARC/MENTAT do
wyznaczania ustalonych i nieustalonych
pól temperatury w obszarach płaskich i
przestrzennych.
Literatura
- E.Majchrzak,
B.Mochnacki, Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne,
aspekty praktyczne i algorytmy, Wydawnictwo Politechniki
Śląskiej, wyd. IV, Gliwice, 2004
- E.Majchrzak, Metoda
elementów brzegowych w przepływie ciepła, Wydawnictwo
Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2001
- O.C.Zienkiewicz,
R.R.Taylor, J.Z.ZHU, The Finite element method: its
basis and fundamentals, Elsevier, 2005.
|