İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı İleri Sayısal Yöntemler Course Name Advanced Numerical Methods Kodu (Code) KMM508 Yarıyılı (Semester) Bahar Spring Bölüm / Program (Department/Progra m) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Ders Türü (Course Type) 3.0 7.5 Yüksek Lisans M.Sc. Kimya Mühendisliği/Kimya Mühendisliği Chemical Engineering/Chemical Engineering Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) Türkçe (Turkish) Lineer ve nonlineer denklemlerin sayısal çözümü, kapalı denklemlerin çözümü için iteratif algoritmalar, Simültane lineer ve nonlineer denklem takımlarının Gauss ve Gauss-Jordan eliminasyon yöntemleri ile sayısal çözümleri, Evaporasyon ve distilasyon uygulamaları, İnterpolasyon yöntemleri, Lagrange interpolasyonu, tablo değerlerinin interpolasyonu, Deneysel değerlerin analitik ifadelerinin eldesi, lineer,nonlineer veya polinominal ilişkilerin en küçük kareler yöntemi ile belirlenmesi, Regresyon ve korelasyon, İstatistik uygulamalar, Adi ve kısmi diferensiyel denklemlerin sayısal çözümleri, Proses kontrol uygulamaları.(konuların tamamı Matlab m. dosyaları yazılarak işlenmektedir.) Numerical solutions of linear and non-linear equations, iterative algorithms for solutions of implicit equations, Systems of equations, Gaussian and Gauss-Jordan elimination methods, applications involving evaporation and distillation operations, Interpolation methods, Lagrange interpolation, Double interpolation, Evaluation of linear, non-linear or polinominal analitycal relations from data using last squares methods, Regression and correlation, Statitical applications, Numerical solutions of ordinary and partial differential equations, applications involving procees control. (All of this subjects are prepared Matlab m. files.) 1.Öğrencilerin Kimya Mühendisliği sistemlerini analiz edebilmesi ve çeşitli sayısal yöntem algoritmalarından faydalanarak çözebilmeleri becerilerini geliştirmek, 2.Öğrencilerin sayısal yöntemlerin Kimya Mühendisliği sistemlerine, Matlab yazılımları oluşturularak uygulanması konusunda bilgilenmelerini sağlamak. 3.Öğrencilere, Matlab ortamında hazır komutların kullanılması ile beraber, sembolik Matlab işlemlerini de yapabilecek düzeyde bilgiler vermek suretiyle, kendi özel problemlerini çözmek üzere kendi yazılımlarını oluşturabilmelerini sağlamak. 4. Çözüm sonuçlarını yorumlama ve almaşık çözüm algoritmaları üretme becerilerini geliştirmek, 1. To provide to analyses of chemical systems and to solve using various numerical algorithm. 2. To provide to ability writing suitable Matlab programs about chemical systems, 3. To provide to ability writing a special Matlab program using symbolic Matlab code. 4. To improve to ability discussing of obtained results and proposing alternative methods. Bu dersi başarıyla tamamlayan yüksek lisans öğrencileri aşağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar. 1.Analitik olarak çözmeleri mümkün olmayan karmaşık Kimya Mühendisliği sistemlerini analiz edebilecekler. 2.Matlab hazır yazılımının kolaylıklarından faydalanmayı öğrenmek yanında, kendi özel problemlerini çözmek üzere uygun algoritma seçmeyi ye bunu kodlamayı öğrenecekler. 3.Çözüm sonuçlarını yorumlayabilecek ve almaşık çözüm yolları önerebilecek. 4.Kimya Mühendisliği literatürünü daha yakından tanıyıp, bu konudaki bilgilerini sürekli yenileyip geliştirecekler.
M.Sc. students who successfully pass this course gain knowledge, skills and proficiency in the following subjects. 1.To analyse and solve complex chemical engineering systems using numerical methods. 2.To deeply learn using Matlab code system and various algorithm to apply its to solve own special problems. 3.To discuss of results and propose alternative methods about problems. 4.Reach information to follow the latest development in chemical engineering literature. Kaynaklar (References) Maddeler halinde en çok 5 Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar 1.Applied Numerical Methods, Brice Carnahan, H. A. Luther, James O. Wilkes, R.E. Krieger Pub. Com., 1990. 2.An Engineer s Guide to MATLAB Magrab E.B.,Azarm S., Balachandran B., Duncan J., Herold K., Walsh G., Prentice Hall, 2000 3.Numerical Methods with Matlab, Gerald Reckyenwald,, Prentice Hall, 2000 4.Numerical Methods for Mathematics, Science, and Engineering, John H. Mathews, Prentice Hall, 1992. 5.Matlab ve Mühendislik Uygulamaları, Arifoğlu U., Kubat C., Alfa Yayınları, 2003. Öğrencilerin dersi daha iyi öğrenmelerine yardım etmesi amacıyla dönem boyunca haftalık ödev verilecek ve bunlar bir hafta sonra toplanarak değerlendirilecek ve geri verilecektir. To help students for learning and comprehensing the course material better, weekly problem sets should be assigned throughout the semester, and their solutions should be returned back in the subsequent week. Öğrenciler, fakültenin bilgisayarlarını veya kendi bilgisayarlarını kullanarak matlab yazılımları oluşturacaklardır. Students will made computer matlab software, using department s computer or own s. Dersi sınıfta öğrenmeleri için öğrencilere sınıfiçi çalışmalar yaptırılacaktır. (Other Activities) In-class problem sessions will be carry out for learning lessons in class. Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları 1 25 (Assessment Criteria) (Midterm Exams) Kısa Sınavlar 1 5 (Quizzes) Ödevler 10 30 (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 40 *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur (veya: Gerekli Görüldüğü Takdirde Arttırılabilir).
DERS PLANI Weeks Topics Course Outcomes 1 Denklemler hakkında özet bilgi, cebrik ve diferensiyel denklemler, kapalı ve açık 1 denklemler. Bir ve iki bilinmeyenli cebrik denklemlerin çözümü için algoritmalar. 2 Simültane lineer denklem takımlarının doğrudan ve iteratif çözümleri.tüm fabrika 1,2,3 kütle dengesi örneği. 3 Simültane non-lineer denklem takımlarının iteratif çözümleri. Çok tesirli evaporasyon 1,2,3 sistemi örneği. 4 İnterpolasyon yöntemi, Tekli ve ikili Lagrange interpolasyonu. 1,2,3 5 Deneysel data nın en küçük kareler yöntemi ile değerlendirilmesi. Regresyon ve 1,2 korelasyon. 6 Regresyon ve korelasyonun istatistiksel anlamı. 1,2,3 7 Adi diferensiyel denklemlerin sayısal çözüm yöntemleri. Tek parça parametre 1,2,3 modeller. 8 Çeşitli sistemlere uygulamalar Adi diferensiyel denklemlerin sayısal çözümüne 1,2,3 devam Dağılı parametre modeller. 9 Adi diferensiyel denklemlerin sayısal çözümleri. Dağılı parametre modeller. Kısmi 1,2 diferensiyel denklemlerin sayısal çözüm yöntemleri. 10 Krarlı halde çalışan kabuk-boru ısı değiştirici örneği. 1,2 11 Sayısal türev alma ve sayısal ıntegrasyon. Çeşitli örnekler. 2,4 12 Karmaşık sistem modellenmesi ve çözümü. PID ile kontrol edilen SKTR örneği. 13 Karmaşık sistem modellemesi ve çözümü. Tasarım tipi çok bileşenli-çok kademeli distilasyon örneği. 14 Karmaşık sistem modellemesi ve çözümü. Operasyon tipi çok bileşenli-çok kademeli distilasyon örneği. COURSE PLAN Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Basic notion about equations, Algebraic and differential equations, Explicit and implicit 1 equations. Algorithms for solutions. 2 System of linear equations. Directly and iterative methods, Mass balance in a production 1,2,3 unit. 3 System of non-linear equations. Directly and iterative methods, Application in multiple 1,2,3 effect evaporators. 4 Interpolation methods, Single and double interpolasyon. Lagrange interpolasyonu. (Quiz 1,2,3 5 Evaluations of data using least-squares methods, Regression and correlation. 1,2 6 Statistical means of regression and correlation. 1,2,3 7 Numerical solutions of ordinary differential equations. Lumped parameter models. 1,2,3 8 Applications for various chemical systems. 1,2,3 9 Numerical solutions of ordinary differential equations.distributed parameter models. 1,2 Numerical solutions of partial differential equations 10 Applications for double-pipe heat exchanger, working in time-invariable condition. 1,2 11 Numerical differentation and ıntegration. Application for various systems. 2,4 12 Modeling and solutions of complex chemical systems (CSTR with PID controller.) 13 Modeling and solutions of complex chemical systems (Design type multi componentmulti stage distillation operation.) 14 Modeling and solutions of complex chemical systems (Operation type multi componentmulti stage distillation operation)
Dersin Kimya Mühendisliği Yüksek LisansProgram Çıktılarıyla İlişkisi Katkı Çıktılar Seviyesi 1 2 3 1 İleri Kimya Mühendisliği problemlerini matematik, fen bilimleri ve mühendislik bilgilerini kullanarak tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi 2 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 3 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 4 Alanı ile ilgili sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik özelliklerini geliştirebilme becerisi 5 Özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirebilme becerisi 6 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 7 Ulusal ve uluslararası etkilerin bilincinde olarak, alanı ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne ve gelişimine katkıda bulunabilme becerisi 8 Yaşam boyu öğrenmenin önemini benimsemiş olarak kendini sürekli geliştirme becerisi 9 Çağdaş konuları izleme ve bu konuları ileri kimya mühendisliği uygulamalarında kullanabilme becerisi 10 Alanı ile ilgili problemlerin çözümünde modern mühendislik yöntem/teknik ve araçlarını etkin bir şekilde kullanma becerisi 11 Alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayıp, edindiği bilgileri bütünleştirerek disiplinlerarası çalışmalarda kullanabilme becerisi 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam
Relationship Between Course and Outcomes of the Chemical Engineering M.Sc. Program Level Outcomes 1 2 3 1 An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering in defining, formulating and solving advanced chemical engineering problems 2 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 3 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 4 An ability to develop leadership skills in environments where problems related to their field should be solved 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 An ability to use effectively modern engineering methods/techniques and tools in solving problems related to their field 11 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) Dursun Ali ŞAŞMAZ Tarih (Date) İmza (Signature)