Course Name Code Semester Theory Application Laboratory National ECTS

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Course Name Code Semester Theory Application Laboratory National ECTS"

Transkript

1 Form IIIa ( Türkçe): Ders Bilgileri Dersin Adı Kodu Yarıyılı (a) Kimya Mühendisliğinde Uygulamalı Matematik Önkoşul(lar)-var ise Dersin dili Dersin Türü (c) Dersin verilme şekli(d) Dersin öğrenme ve öğretme teknikleri (e) Dersin sorumlusu(ları) (f) Dersin amacı (g) Dersin öğrenme çıktıları (h) Dersin içeriği (i) Dersin verilme şekli (j) Kaynaklar (k) Teori (saat/hafta) Uygulama (saat/hafta) (b) Laboratuar (saat/hafta) Yerel Kredi KMÜ605 Güz AKTS Türkçe Zorunlu Yüz yüze Anlatım Soru-Yanıt Sorun-Problem Çözme Prof.Dr. Ahmet R. Özdural (1) Öğrencilere kimya mühendisliği veya diğer ilgili disiplinlerde, olduğu gibi yeni gelişen biyoteknoloji, mikroelektronik, enerji ve nano-malzemelerin işlenmesi alanlarındaki lisansüstü eğitimi kariyerlerinde gerekli olan matematiksel temelin verilmesi. (2) Kimya mühendisliği ile ilgili karmaşık problemlerin analiz ve çözümünde gereken analitik ve sayısal becerilerin kazandırılması. 1) Kimya mühendisliğine yönelik olarak, uygulamalı matematiğin ileri derecede öğrenilmesi ve uygulanması. (2) Matematiksel ve sayısal tekniklerle birlikte modelleme yaklaşımını kullanarak kimya mühendisliği problemlerini yaratıcı ve etkin bir şekilde analiz edip çözebilme yeteneği Bu ders, kimya mühendisliği uygulamalarına dönük olarak fiziksel olayların ve proseslerin modellenmesi ve bunların özellikle sayısal tekniklerle çözümünü içerir. İncelenecek konular nonlineer cebrik denklemler, eigen değer problemleri, kimya mühendisliğinde Bessel diferansiyel denklemleri, sonlu farklar yönteminin uygulamaları, adi türevli diferansiyel denklem sistemlerinin çözümü, başlangıç ve sınır değer problemleri, kısmi türevli diferansiyel denklemler, sonlu elemanlar analizine giriş. Bu yöntemler, kimya mühendisliği pratiğinde karşılaşılan problemler üzerinden açıklanacaktır. Ders Kitabı: Richard G. Rice, Duong D. Do, Applied Mathematics and Modeling for Chemical Engineers, 2nd edition, John Wiley, Hoboken-New Jersey, Yardımcı Kaynak: Norman W. Loney, Applied Mathematical Methods for Chemical Engineers, 2nd Edition, Taylor & Francis, Boca Raton-Florida, Form IIIb (İngilizce): COURSE INFORMATION Course Name Code Semester Theory Application Laboratory National ECTS

2 Applied Mathematics in Chemical Engineering Prequisites Course language Course type Mode of Delivery (face to face,distance learning) Learning and teaching strategies Instructor (s) Course objective Learning outcomes Course Content References (hours/week (hours/week (hours/wee Credit ) ) k) KMU605 Fall Compulsary Turkish Face to face Lecture Question and Answer Problem Solving Prof.Dr. Ahmet R. Özdural (1) to give the necessary mathematical background to the students for their graduate education careers in the chemical engineering and other related disciplines, and in the emerging areas such as biotechnology, microelectronics, energy and nano-materials processing. (2) to provide the analytical and numerical skills of analyzing and solving comple chemical engineering related problems. (1) relevant to chemical engineering, advanced level knowledge and application of applied mathematics. (2) an ability to analyze and solve chemical engineering problems creatively and effectively using mathematical and numerical techniques, and modeling approach This course covers modeling physical phenomena and processes with a focus on chemical engineering applications and their solution methods especially with numerical techniques. Topics include the solution of nonlinear algebraic equations, eigenvalue problems, Bessel differential equations in chemical engineering, application of finite difference methods, solution of systems of ordinary differential equations, initial and boundary value problems, partial differential equations, introduction to finite element analysis. These methods are demonstrated via problems encountered in chemical engineering practice. Tet book: Richard G. Rice, Duong D. Do, Applied Mathematics and Modeling for Chemical Engineers, 2nd edition, John Wiley, Hoboken-New Jersey, Supplementary book: Norman W. Loney, Applied Mathematical Methods for Chemical Engineers, 2nd Edition, Taylor & Francis, Boca Raton-Florida, Form IVa ( Türkçe): Haftalara göre işlenecek konular Haftalar Tartışılacak işlenecek konular 1. Hafta Fiziksel problemlerin matematiksel formülasyonu.

3 2. Hafta Kimya mühendisliği uygulamalarında karşılaşılan adi türevli diferansiyel denklemlerin analitik çözümü. 3. Hafta Kimya mühendisliğinde Bessel diferansiyel denklemlerinin uygulamaları. 4. Hafta Lineer olmayan cebrik denklemlerin sayısal çözümü. 5. Hafta Kimya mühendisliği başlangıç ve sınır değer problemlerinde karşılaşılan adi türevli diferansiyel denklem sistemlerinin sayısal çözümü. 6. Hafta Euler ve Runge-Kutta yöntemleri. Sayısal yöntemlerin MATLAB uygulamaları. 7. Hafta 1. ara sınav 8. Hafta Kimya mühendisliğinde mekanistik modeller. Kısmi türevli diferansiyel denklemler. 9. Hafta Kısmi türevli diferansiyel denklemlerin çözümü (örneğin Navier-Stokes denklemi). 10. Hafta Kimya mühendisliği moleküler similasyonunda sayısal yöntemler. Örneklerin çözümünde MATLAB kullanılacaktır. 11. Hafta 2. ara sınav 12. Hafta Sonlu elemanlar yöntemine matematiksel yaklaşım. 13. Hafta Sonlu elemanlar denklemlerinin türetilmesi. 14. Hafta Galarkin yöntemini kullanarak kütle aktarım problemlerinin çözümüne giriş. 15. Hafta Genel sınava hazırlık haftası 16. Hafta Genel sınav Form IVb (İngilizce): Course outline weekly Weeks Topics 1. Mathematical formulation of the physical problems. 2. Analytical solution of ordinary differential equations within the contet of chemical engineering problems. 3. Applications of Bessel differential equations in chemical engineering. 4. Numerical solution of nonlinear algebraic equations. 5. Numerical solution of systems of ordinary differential equations for chemical engineering initial and boundary value problems. 6. Euler and Runge-Kutta methods. The implementation of numerical methods in MATLAB. 7. 1st Mid-term Eamination. 8. Mechanistic models in chemical engineering. Partial differential equations. 9. Solution of partial differential equations (e.g. Navier-Stokes equation). 10. Numerical methods in molecular simulation in chemical engineering. The eamples will use MATLAB nd Mid-term Eamination 12. The mathematical approach to the finite element method. 13. Deriving finite element equations. 14. Introduction to solution of mass transfer problems using the Galerkin method. 15. Preparation to final eam 16. Final eam Form Va : Değerlendirme Sistemi Yarıyıl içi çalışmaları Sayısı Katkı Payı %**

4 Devam (a) 1 4 Laboratuar - - Uygulama - - Alan Çalışması - - Derse Özgü Staj (Varsa) - - Ödevler 4 16 Sunum - - Projeler 1 10 Seminer - - Ara Sınavlar* 2 30 Genel sınav 1 40 Toplam Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı 60 Yarıyıl Sonu Sınavının Başarı Notuna Katkısı 40 Toplam 100 Form Vb (İngilizce): Assesment methods Course activities Number Percentage** Attendance 1 4 Laboratory - - Application - - Field activities - - Specific practical training - - Assignments 4 16 Presentation - - Project 1 10 Seminar - - Midterms 2 30 Final eam* 1 40 Total Percentage of semester activities contributing grade succes 60 Percentage of final eam contributing grade succes 40 Total 100 Form VIa: AKTS (Öğrenci İş Yükü) Tablosu Etkinlikler Sayısı Süresi Toplam İş

5 Yükü Ders Süresi (X14 ) Laboratuvar Uygulama Derse özgü staj (varsa) Alan Çalışması Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi (Ön Çalışma, pekiştirme, vb) Sunum / Seminer Hazırlama Proje Ödevler Ara sınavlara hazırlanma süresi Genel sınava hazırlanma süresi Toplam İş Yükü 270 Form VIb (İngilizce): WORKLOAD AND ECTS CALCULATION Activities Number Duration (hour) Course Duration (14) Laboratory Application Specific practical training Field activities Study Hours Out of Class (Preliminary work, reinforcement, ect) Total Work Load Presentation / Seminar Preparation Project Homework assignment Midterms ( Study duration ) Final Eam (Study duration) Total Workload 270

6 Form VIIa (Türkçe): DERSİN ÖĞRENME ÇIKTILARININ PROGRAM YETERLİLİKLERİ İLE İLİŞKİLENDİRİLMESİ Program yeterlilikleri 1. Matematik, fen ve mühendislik bilgilerini kullanıp bilimsel araştırmalar yaparak bilgiye genişlemesine ve derinlemesine ulaşma, değerlendirme, yorumlama ve uygulama becerisi kazanır 2. Sınırlı verileri kullanarak bilimsel yöntemlerle bilgiyi tamamlama, uygulama ve değişik disiplinlere ait bilgilerle bütünleştirme becerisi kazanır. 3. Mesleğinin yeni ve gelişmekte olan uygulamalarının farkında olup, gerektiğinde bunları inceleme ve öğrenme becerisi kazanır. 4. Kimya Mühendisliği ile ilgili problemleri tanımlama ve çözümüne yönelik yenilikçi yöntemler geliştirme ve uygulama becerisi kazanır. 5. Analitik modelleme ve deneysel esaslı araştırmaları yeni ve/veya özgün fikir ve yöntemler geliştirerek tasarlar, uygular ve bu süreçte karşılaşılan karmaşık durumları çözümler ve yorumlar. 6. Kimya Mühendisliği uygulamalarının sağlık, güvenlik, sosyal ve çevresel boyutlarını anlama, değerlendirme ve katkı koyabilme becerisi edinir. 7. Verilerin toplanması, yorumlanması, duyurulması aşamalarında ve mesleki tüm etkinliklerde toplumsal, bilimsel ve etik değerleri gözetir. 8. Çalışmalarının süreç ve sonuçlarını, kimya mühendisliği alanı veya alan dışındaki ulusal ve uluslararası ortamlarda sistematik ve açık bir şekilde yazılı ya da sözlü olarak aktarabilir. 9. Disipliniçi ve disiplinlerarası takım çalışmalarında liderlik yapma, inisiyatif kullanma ve sorumluluk alma becerisi kazanır. Katkı düzeyi*

7 Form VIIb (İngilizce): MATRIX OF THE COURSE LEARNING OUTCOMES VERSUS PROGRAM OUTCOMES Program Outcomes 1- evaluating, interpreting, and applying knowledge, as well as the ability gaining of in-width and in-depth access to it, through scientific research utilizing their background on mathematics, science and engineering. 2- completion of knowledge using limited data, applying and integrating it with the knowledge out of various disciplines, with the help of scientific methods. 3- being aware of, as well as researching and learning, the novel and emerging applications of their profession, 4- identifying, developing and implementing innovative methods for the solution of problems related to Chemical Engineering. 5- designing and implementing analytical-models and eperiment based research through the development of novel and/or unique ideas, as well as interpreting and solving comple issues encountered during this process. 6- understanding and contributing to the health, safety, social, and environmental dimensions of Chemical Engineering applications. 7- being respectful to social, scientific and ethical values, throughout data collection, interpretation and dissemination stages of all professional activities. 8- presenting the process and results of studies in written or verbal format, with a systematic and concise manner, in the national and international environments, inside or outside of the chemical engineering field. 9. leading disciplinary and interdisciplinary teams, taking initiative and responsibility in team work. Contrubition level*