SylabUZ
| Nazwa przedmiotu | Modelowanie i symulacja układów biologicznych |
| Kod przedmiotu | 06.9-WM-IB-P-57_19 |
| Wydział | Wydział Mechaniczny |
| Kierunek | Inżynieria biomedyczna |
| Profil | ogólnoakademicki |
| Rodzaj studiów | pierwszego stopnia z tyt. inżyniera |
| Semestr rozpoczęcia | semestr zimowy 2020/2021 |
| Semestr | 5 |
| Liczba punktów ECTS do zdobycia | 5 |
| Typ przedmiotu | obieralny |
| Język nauczania | polski |
| Sylabus opracował |
|
| Forma zajęć | Liczba godzin w semestrze (stacjonarne) | Liczba godzin w tygodniu (stacjonarne) | Liczba godzin w semestrze (niestacjonarne) | Liczba godzin w tygodniu (niestacjonarne) | Forma zaliczenia |
| Wykład | 30 | 2 | - | - | Zaliczenie na ocenę |
| Laboratorium | 15 | 1 | - | - | Zaliczenie na ocenę |
| Projekt | 15 | 1 | - | - | Zaliczenie na ocenę |
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
| Opis efektu | Symbole efektów | Metody weryfikacji | Forma zajęć |
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.
Zmodyfikowane przez dr hab. inż. Tomasz Klekiel, prof. UZ (ostatnia modyfikacja: 14-04-2020 21:39)
