SylabUZ
| Course name | Modelling and Simulation of Biological Systems |
| Course ID | 06.9-WM-IB-P-52_15gen |
| Faculty | Faculty of Mechanical Engineering |
| Field of study | Biomedical Engineering |
| Education profile | academic |
| Level of studies | First-cycle studies leading to Engineer's degree |
| Beginning semester | winter term 2018/2019 |
| Semester | 6 |
| ECTS credits to win | 5 |
| Course type | optional |
| Teaching language | polish |
| Author of syllabus |
|
| The class form | Hours per semester (full-time) | Hours per week (full-time) | Hours per semester (part-time) | Hours per week (part-time) | Form of assignment |
| Lecture | 30 | 2 | 18 | 1,2 | Credit with grade |
| Laboratory | 15 | 1 | 9 | 0,6 | Credit with grade |
| Project | 15 | 1 | 9 | 0,6 | Credit with grade |
Pozyskanie systematycznej wiedzy z fizyki technicznej w dziedzinie zarządzania transformacjami energii oraz projektowaniem prostych przepływów (termodynamiki i mechaniki płynów). Umiejętność zastosowania tej wiedzy w rozwiązywaniu problemów technicznych w bioinżynierii.
Matematyka, Fizyka, metody numeryczne
Wykład:
I Numeryczne modelowanie procesów Procesy dynamiczne – wprowadzenie. Numeryczne metody rozwiązywania różniczkowych równań ruchu. Błędy obliczeń numerycznych. Języki symulacyjne. Rozwiązanie numeryczne i symboliczne. Zagadnienia dynamiki układów liniowych, nieliniowych i niestacjonarnych ciągłych i dyskretnych. Rzeczywistość a modele. Elementy metodologii formalizacji. Metodologia i metody symulacji. Tworzenie modeli matematycznych wybranych procesów. Identyfikacja modeli.
II Metody numeryczne w rozwiązywaniu zagadnień przepływu ciepła i masy Rozwiązywanie równań różniczkowych pierwszego rzędu. Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych pierwszego rzędu. Równania różniczkowe cząstkowe. Równanie przewodnictwa cieplnego. Zastosowanie metody elementów skończonych w modelowaniu przepływu ciepła. Warunki brzegowe w zagadnieniach brzegowych. Przepływ masy. Modelowanie przepływu masy przez kanał o nieregularnym przekroju.
PROJEKT: Przeprowadzenie analizy numerycznej wybranego zjawiska metodą elementów skończonych – Symulacja dotyczy takich zagadnień jak:
-Analiza przewodności termicznej tkanek.
-Analiza wybranych modeli płynów na przykładzie symulacji przepływu cieczy przez kanał o niejednolitym przekroju
LABORATORIUM: Komputerowa realizacja obliczeń:
1. Symulacja zjawiska wyrównywania ciśnienia w naczyniach połączonych w zalezności od charakterystyk cieczy oraz układu hydraulicznego.
2. Analiza przewodności cieplnej materiałów o nieliniowej charakterystyce
3. Wyznaczenie rozkładu temperatur dla płyty niejednorodnie ogrzanej metodą rozwiązań podstawowych.
4. Numeryczne wyznaczanie rozkładu temperatur w komorze grzewczej typu inkubator.
5. Zagadnienie niestacjonarnego przepływu ciepła przez obiekt warstwowy na przykładzie przepływu ciepła przez skórę
6. Symulacja zjawiska dyfuzji na przykładzie symulacji rozpuszczania się soli w wodzie
7. Symulacja przepływu cieczy przez kanał na przykładzie przepływu krwi przez tętnicę
Wykład, zajęcia projektowe w laboratorium oraz ćwiczenia w modelowaniu i symulacji z wykorzystaniem narzedzi koputerowych
| Outcome description | Outcome symbols | Methods of verification | The class form |
Wykład – warunkiem zaliczenia części wykładowej jest uzyskanie pozytywnej oceny co najmniej z trzech pisemnych odpowiedzi na 5 pytań kolokwium zaliczeniowego.
Projekt– warunkiem zaliczenia projektu jest systematyczne uczęszczanie na zajęcia oraz uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium zaliczeniowego
Laboratorium – warunkiem zaliczenia jest obecność na zajęciach oraz aktywny udział w zajęciach. Ocena na podstawie kolokwium zaliczeniowego.
1. S.Zahorski: Mechanika przepływów cieczy lepkosprężystych – PWN, Warszawa – Poznań, 1978.
2. J.Ferguson, Z.Kembłowski: Reologia stosowana płynów – Wydawnictwo Marcus S.C., Łódź,1995.
3. R.Gryboś: Podstawy mechaniki płynów – WNT, Warszawa, 1998.
4. J.Szargut: Termodynamika – PWN, Warszawa, 2000.
5. M.Gierzyńska-Dolna: Biotrybologia – Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2002.
1. Przepływy w układzie krwionośnym / Bartłomiej Bębenek, Kraków : Politechnika Krakowska, 1999
2. Basic transport phenomena in biomedical engineering / Ronald L. Fournier, 2 wyd. , New York : Taylor & Francis Group, 2007
3. K.Rup: Mechanika płynów w środowisku naturalnym – Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2003.
4. L.Kołodziejczyk, S.Mańkowski, M.Rubik: Pomiary w inżynierii sanitarnej – Arkady, Warszawa, 1980.
Modified by dr hab. inż. Tomasz Klekiel, prof. UZ (last modification: 13-09-2018 11:44)
