İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Kimya Mühendisliğinde CFD Uygulamaları Course Name CFD Applications in Chemical Engineering Kodu (Code) KMM 516 Bölüm / Program (Department/Program) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Yarıyılı (Semester) Bahar Spring AKTS Kredisi (ECTS Credits) 3 7.5 Yüksek Lisans Kredisi (Local Credits) Kimya Mühendisliği/Kimya Mühendisliği Chemical Engineering/Chemical Engineering Secimli Elective Dersin Dili (Course Language) Ders Türü (Course Type) Türkçe Turkish M.Sc. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) tanımı ve uygulama alanları, Nümerik analiz yöntemlerinin model denklemlerinde kullanımı, Çözüm yakınsama ve kararlılık analizi, Taşınım olayları problemlerinin simülasyonu, Problem spesifikasyonları, Geometrik tanımlama-koordinat seçimi-grid oluşturma teknikleri, Paket program tanıtımı, Kimya Mühendisliği uygulamaları Description and application area of CFD, Numerical methods for model equations, Converging and stability of solution, Simulation of transport phenomena problems, Problem specifications, Geometrical description-coordinate definition-grid production technics, Software introduction, Chemical Engineering applications-case studies Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet 1. Öğrencilerin CFD ve Kimya Mühendisliği uygulamaları konusunda bilgilenmelerini sağlamak. 2. Öğrencilerin akışkan dinamiği başta olmak üzere taşınım olayları konusunda nümerik yaklaşım çözümleri geliştirmesini sağlamak. 3. Öğrencilerin simülasyon tekniklerini CFD mantığı içinde geliştirmelerini sağlamak. 4. CFD paket program kullanımı ile Kimya Mühendisliği problemlerini çözme konusunda bilgilenmelerini sağlamak. 5. Yaşam boyu öğrenme becerilerini geliştirmek. 1. To provide information on CFD and application to Chemical Engineering problems. 2. To train students to apply numerical analysis solutions to transport phenomena problems. 3. To train students to simulate the problems using CFD logic. 4. To provide information on CFD software program and case studies in Chemical Engineering problems. 5. To improve students ability to engage in life-long lerning Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Bu dersi başarıyla tamamlayan yüksek lisans öğrencileri aşağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar. 1. CFD ve Kimya Mühendisliği uygulamaları konusunda bilgi sahibi olacaklardır. 2. Akışkan dinamiği ve diğer taşınım olayları problemlerini CFD simülasyonu ile analiz edebileceklerdir. 3. Simülasyonda nümerik analiz yöntemlerinin kullanımı konusunda bilgi sahibi olacaklardır. 4. Bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleyerek kendini sürekli yenileme becerilerini geliştireceklerdir. M.Sc. students who successfully pass this course gain knowledge, skills and proficiency in the following subjects. 1. Have knowledge of CFD and Chemcial Engineering applications. 2. Analyze fluid dynamics and other transport phenomena problems using CFD simulation. 3. Have knowledge of using numerical analysis methods for simulation. 4. Reach information to follow the latest development in science and technology.
Kaynaklar (References) Maddeler halinde en çok 5 adet Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları 1. Anderson, J.D., Computational Fluid Dynamics: The Basic with Applications McGraw Hill, Ed. 6, 1995 2. Wesseling, P., Principles of Computational Fluid Dynamics, Springer Verlag, 2000 3. Gresho, P.M., Sani, R.L, Incompressible Flow and the Finite Element Method: Volume 1: Advection-Diffusion, Volume 2: Isothermal Laminar Flow, John Wiley and Sons, 2000 4. Jiyuan Tu, Guan Heng Yeoh, and Chaoqun Liu, Computational Fluid Dynamics: A Practical Approach, 2008, Butterworth-Heinemann 5. Versteeg, H.K. and Malalasekera, W., 2007, An introduction to Computational Fluid Dynamics: the Finite-Volume Method (2nd edition), Pearson Öğrencilerin dersi daha iyi öğrenmelerine yardım etmesi amacıyla dönem boyunca 6 tane haftalık ödev verilecektir. To provide the students to learn and comprehend the course material, 6 home works will be assigned throughout the semester. (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Sınıf içi çalışmalar bilgisayar laboratuarında yapılacaktır. In-class problem sessions will be carry out in computer laboratory Diğer Uygulamalar (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları 2 20 (Assessment Criteria) (Midterm Exams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler 6 30 (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı 1 50 (Final Exam) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur.
DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Giriş; CFD tanımı ve uygulama alanları 1 2 Nümerik analiz yöntemlerinin model denklemlere uygulanması 1,2 3 Çözüm yakınsama ve kararlılık analizi yöntemleri 1,2 4 Taşınım olayları problemlerinin simülasyonu 1,2 5 Navier-Stokes eşitliklerinin nümerik çözüm yaklaşımları 1,2,3 6 Sıkıştırılabilen akışkanlarda nümerik yaklaşım 1,2,3 7 Sıkıştırılamayan akışkanlarda nümerik yaklaşım 1,2,3 8 Viskoz-viskoz olmayan akışkanlarda nümerik yaklaşım 1,2,3 9 CFD problem spesifikasyonları 1,2,3 10 Geometri tanımlanması, koordinat seçimi, grid oluşturma teknikleri 1,2,3 11 Başlangıç değer-sınır değer problemleri 1,2,3 12 SKTR, Püskürtmeli Kurutucu, Orifismetre CFD Uygulamaları 1,2,4 13 Isı Değiştirici CFD Uygulamaları 1,2,4 14 Endüstriyel CFD uygulamaları 1,2,4 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Introduction; CFD and application areas 1 2 Application of numerical analysis methods to model equations 1,2 3 Solution convergence and stability analysis methods 1,2 4 Simulation of transport phenomena problems 1,2 5 Numerical analysis solution approach for Navier-Stokes equations 1,2,3 6 Numerical approach for compressible fluids 1,2,3 7 Numerical approach for incompressible fluids 1,2,3 8 Numerical approach for viscous and non-viscous fluids 1,2,3 9 CFD problem specifications 1,2,3 10 Definition of domain geometry, coordinate systems, production of grids 1,2,3 11 Initial value-boundary value problems 1,2,3 12 CSTR, Spray Dryer, Orifice meter CFD Applications 1,2,4 13 Heat Exchanger CFD Applications 1,2,4 14 Industrial CFD Applications 1,2,4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Dersin Kimya Mühendisliği Yüksek Lisans Program Çıktılarıyla İlişkisi Çıktılar İleri Kimya Mühendisliği problemlerini matematik, fen bilimleri ve mühendislik bilgilerini kullanarak tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi Alanına ilerleme/yenilik getiren bir sistemi ve/veya süreci analiz etme ve belirli gereksinimleri, ekonomi, çevre, sosyal, politik, etik, sağlık, güvenlik, uygulanabilirlik ve sürdürülebilirlik boyutlarını göz önüne alarak tasarlama becerisi Alanı ile ilgili yeni düşünce ve yöntemler geliştirerek, sorun çözme ve karar verme gibi üst düzey zihinsel süreçleri, analitik, modelleme ve deneysel esaslı araştırmaları tasarlama amacıyla kullanabilme becerisi Alanı ile ilgili sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik özelliklerini geliştirebilme becerisi Özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirebilme becerisi Ulusal ve uluslararası platformlarda, uzman kişiler ile alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişimi en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kurabilme becerisi Ulusal ve uluslararası etkilerin bilincinde olarak, alanı ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne ve gelişimine katkıda bulunabilme becerisi Yaşam boyu öğrenmenin önemini benimsemiş olarak kendini sürekli geliştirme becerisi Çağdaş konuları izleme ve bu konuları ileri kimya mühendisliği uygulamalarında kullanabilme becerisi Alanı ile ilgili problemlerin çözümünde modern mühendislik yöntem/teknik ve araçlarını etkin bir şekilde kullanma becerisi Katkı Seviyesi 1 2 3 11 Alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayıp, bütünleştirerek disiplinlerarası çalışmalarda kullanabilme becerisi edindiği bilgileri 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam
Relationship Between Course and Outcomes of the Chemical Engineering M.Sc. Program 1 2 3 4 Outcomes An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering in defining, formulating and solving advanced chemical engineering problems An ability to analyze a system and/or process that introduces a novelty/advance to the related field and the ability to design a system by taking into consideration realistic constraints such as economic, environmental, social, political, ethical, health, and safety factors as well as manufacturability and sustainability An ability to develop novel ideas and methods in order to use mental processes, such as problem-solving and decision-making in planning analytical, modeling and experimental research studies An ability to develop leadership skills in environments where problems related to their field should be solved Level 1 2 3 5 An ability to carry out an original study independently 6 An ability to defend original ideas and communicate effectively at least European Language Portfolio B2 Level-in discussions made with experts in national and international meetings, indicating perfection in the related field 7 An ability to contribute to the solution of societal, scientific, cultural and ethical problems related to their field, being aware of their national and international impacts 8 An ability to achieve continuous self-improvement by engaging in life-long learning 9 An ability to have a knowledge of contemporary issues and use them in advanced chemical engineering applications 10 11 An ability to use effectively modern engineering methods/techniques and tools in solving problems related to their field An ability to understand the interdisciplinary interactions related to their field and use integrated knowledge in interdisciplinary studies 1: Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Prof. Dr. Gülhayat SAYGILI Tarih (Date) İmza (Signature)