SylabUZ

Wygeneruj PDF dla tej strony

Modelowanie i symulacja układów biologicznych - opis przedmiotu

Informacje ogólne
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 2021/2022
Informacje o przedmiocie
Semestr 5
Liczba punktów ECTS do zdobycia 5
Typ przedmiotu obieralny
Język nauczania polski
Sylabus opracował
  • dr inż. Agnieszka Mackiewicz
Formy zajęć
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

Cel przedmiotu

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.

Wymagania wstępne

Matematyka, Fizyka, metody numeryczne

Zakres tematyczny

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

6. Symulacja zjawiska dyfuzji na przykładzie symulacji rozpuszczania się soli w wodzie

7. Symulacja przepływu cieczy przez kanał na przykładzie przepływu krwi przez tętnicę

 

Metody kształcenia

Wykład, zajęcia projektowe w laboratorium oraz ćwiczenia w modelowaniu i symulacji z wykorzystaniem narzedzi koputerowych

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu Symbole efektów Metody weryfikacji Forma zajęć

Warunki zaliczenia

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.

Literatura podstawowa

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.

Literatura uzupełniająca

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.

Uwagi


Zmodyfikowane przez dr inż. Monika Ratajczak (ostatnia modyfikacja: 30-04-2021 20:55)