Przeskocz do głównej zawartości



Katedra Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej
Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska
44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18A
tel. +48 32 2371204   fax. +48 32 2371282

Strona główna
Przedmioty
Pliki do pobrania
Kontakt
  

Skip Navigation Links
Struktura Katedry
Oferta współpracy
LaboratoriaExpand Laboratoria
Nasi absolwenci
Wydarzenia
PracownicyExpand Pracownicy

Dydaktyka
Skip Navigation Links
Prace dyplomowe
Projekty inżynierskie
Specjalności
Przedmioty
Pliki do pobrania
Podręczniki i skrypty
Praktyki studenckie
Koła naukoweExpand Koła naukowe

Działalność
naukowa
Skip Navigation Links
Profil naukowy
Przykłady badańExpand Przykłady badań
Projekty badawcze
Rozprawy doktorskie
Konferencje naukowe

<listopad 2024>
PnWtŚrCzPtSoN
28293031123
45678910
11121314151617
18192021222324
2526272829301
2345678

Modelowanie procesów cieplnych

Kierunek: Automatyka i Robotyka
Specjalność
: AB3
Semestr
: III
Punkty ECTS: 2
Prowadzący: prof. dr hab. inż. Ewa Majchrzak, dr hab. inż. Alicja Piasecka-Belkhayat prof. Pol. Śl., dr inż. Mirosław Dziewoński,
dr hab. inż. Jerzy Mendakiewicz prof. Pol. Śl., dr inż. Marek Jasiński


Opis przedmiotu

Przedstawione w ramach przedmiotu zagadnienia dotyczą zastosowań metod numerycznych do obliczeń złożonych procesów fizycznych, a w szczególności numerycznej symulacji makroskopowych procesów cieplnych.
Istotnym elementem zajęć dydaktycznych jest przegląd najważniejszych metod numerycznego modelowania zadań wyznaczania ustalonego i nieustalonego pola temperatury:

  • metoda różnic skończonych (MRS),
  • metoda elementów skończonych (MES),
  • metoda elementów brzegowych (MEB).
     

W pierwszej kolejności analizowane są problemy związane z modelowaniem procesu krzepnięcia i stygnięcia wybranych grup wyrobów metalowych. Zagadnienia te traktowane są jako zadania brzegowe i brzegowo-początkowe uzupełnione odpowiednimi warunkami jednoznaczności (warunki geometryczne, fizyczne, brzegowe i początkowe).
Kolejnym analizowanym zagadnieniem jest modelowanie procesu przepływu bio-ciepła w organizmach poddanych działaniu zewnętrznych czynników termicznych, a szczególnie modelowanie zamrażania tkanki skórnej oraz przewidywanie stopnia oparzeń tkanki poddanej działaniu wysokich temperatur.


Program przedmiotu

  • wykład: 30 godzin w semestrze
  • laboratorium: 15 godzin w semestrze

Tematyka wykładów

  • Równanie Laplace’a, Poissona, Fouriera – współrzędne prostokątne, walcowe, sferyczne.
  • Warunki brzegowe – Dirichleta, Neumanna, Robina.
  • Równanie przepływu biociepła w organizmach żywych.
  • Problem brzegowy – rozwiązania analityczne.
  • Metoda różnic skończonych.
  • Tworzenie ilorazów różnicowych.
  • Problem początkowy – metoda rozwiązania.
  • Wykorzystanie MRS do rozwiązywania zadań ustalonego przepływu ciepła - współrzędne prostokątne, walcowe, sferyczne.
  • Zastosowanie MRS do rozwiązywania zadań nieustalonego przepływu ciepła – schemat jawny i niejawny.
  • Przykłady modelowania pól temperatury w elementach maszyn i urządzeń oraz w organizmach żywych.
  • Metoda elementów skończonych.
  • Problem brzegowy – tworzenie macierzy przewodności cieplnej, dołączanie warunków brzegowych, budowa układu rozwiązującego.
  • Problem nieustalonego przepływu ciepła – macierz przewodności cieplnej, macierz pojemności cieplnych, tworzenie układu rozwiązującego.
  • Metoda elementów brzegowych – problem brzegowy.
  • Kryterium metody odchyłek ważonych, rozwiązanie fundamentalne, algorytm metody.
  • Zastosowanie MES i MEB w termomechanice i biomechanice.

Warunki zaliczenia

  • Ocena ciągła na ćwiczeniach laboratoryjnych
  • Prace kontrolne (domowe)
  • Sprawdzian pisemny
  • Egzamin z przedmiotu
     

Literatura

  1. E.Majchrzak, B.Mochnacki, Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1998
  2. E.Majchrzak, B.Mochnacki, Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2004;
  3. E.Majchrzak, Metoda elementów skończonych w przepływie ciepła, Materiały powielane, Gliwice, 2000
  4. E.Majchrzak, Metoda elementów brzegowych w przepływie ciepła, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2001
  5. E.Majchrzak, Numerical modelling of bio-heat transfer using the boundary element method, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2, 1998, 437-455
  6. Golub G.H., Van Loan C.F., Matrix Computations, J.H.Univ. Press, Baltimore, 1983;
  7. Brebbia C.A., Telles J.C.F., Wrobel L.C., Boundary Element Techniques, Springer-Verlag, Berlin & New York, 1984

 

           webadmin


© Copyright MiIO. Wszelkie prawa zastrzeżone. Wszelkie materiały tekstowe, zdjęciowe, graficzne, dźwiękowe, filmowe zamieszczone na stronach są prawnie chronione i stanowią własność intelektualną MiIO.
Kopiowanie dla celów komercyjnych, dystrybucja, modyfikacja oraz publikacja, bez pisemnej zgody Kierownika Katedry Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej są zabronione.

Zasady wykorzystywania „ciasteczek” (ang. cookies) w serwisach internetowych Politechniki Śląskiej