Heat and Flow Problems in Biological Systems - opis przedmiotu

Informacje ogólne

Nazwa przedmiotu	Heat and Flow Problems in Biological Systems
Kod przedmiotu	06.9-WM-ER-IB-35_18
Wydział	Wydział Mechaniczny
Kierunek	WM - oferta ERASMUS
Profil	-
Rodzaj studiów	Program Erasmus
Semestr rozpoczęcia	semestr zimowy 2021/2022

Informacje o przedmiocie

Semestr	1
Liczba punktów ECTS do zdobycia	4
Typ przedmiotu	obowiązkowy
Język nauczania	angielski
Sylabus opracował	dr inż. Agnieszka Mackiewicz dr hab. inż. Tomasz Klekiel, prof. UZ

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

The aim of the course is to acquire knowledge in technical physics in the field of energy transformation management and design of flow systems The ability to apply this knowledge in solving technical problems in bioengineering.

Wymagania wstępne

Basic knowledge in the field of mathematics and physics

Zakres tematyczny

Lecture:

Description of physical bodies and phenomena by means of physical quantities; System of SI units; Equation of state. Description equilibrium states, types of forces, the concept of momentum, energy; Principles of substance behavior, energy conservation, equilibrium conditions (laws of thermodynamics). Examples of the use of substance and energy balance. D. Bernoulli equation. Types of transformation. The phenomenon of entropy and the principle of increase in entropy. Phase transitions. Rheology, surface tension, viscosity, "mass" forces. Balance conditions - Navier Stokes equation. Laminar and turbulent flows. Methods of energy transfer; heat, work, electromagnetic radiation, substance flow. Mathematical modeling of energy transfer processes in the manner of heat, convection, penetration. The specificity of biological fluid flows - non-Newtonian, pulsed flows. Interpretation of thermal and flow phenomena in biological systems (psychrometric effect, hydraulic resistance of blood flow, capillary phenomena, spontaneous phenomena of striving for balance, technical devices in the processing of energy types, refrigeration basins, heat engines, pumps, turbines, heat exchangers.

Project:

Numerical modeling of the influence of solution flow or temperature in a selected biological system. The student prepares the simulation of a given biological system, including its functioning with the implant. The project is divided into stages agreed with the lecturer.

Laboratory:

1. Measurement of liquid viscosity at variable temperature

2. Determination of molar reaction heat - calorimetric measurements

3. Numerical simulation of the blood flow in the human cardiovascular system

4. Numerical simulation of stationary heat flow in a rod using Ansys software.

5. Numerical simulation of unsteady heat flow in a heating plate using Ansys software.

Metody kształcenia

Lecture, project and laboratory classes as well as solving computational tasks

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Lecture: the condition for passing the lecture is to obtain a positive assessment of at least three written answers to 5 questions of the final test.

Project: attendance is required and obtaining a positive grade from each of the given project stages

Laboratory: attendance is required. The final grade is an arithmetic average issued on the basis of obtained grades from reports and tests from individual laboratory exercises

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.

6. Elsevier, Scopus, Web of Science journal database

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.

5. A. Skrzat, Modelowanie liniowych i nieliniowych problemów mechaniki ciała stałego i przepływów ciepła w programie ANSYS WORKBENCH, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2014

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr Katarzyna Skrzypek (ostatnia modyfikacja: 29-04-2021 11:00)