PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Mecánica de Fluidos I" Grupo: Grupo 2(947901) Titulacion: Grado en Ingeniería Aeroespacial Curso:

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Mecánica de Fluidos I" Grupo: Grupo 2(947901) Titulacion: Grado en Ingeniería Aeroespacial Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Grado en Ingeniería Aeroespacial 2010 E.T.S. de Ingeniería Mecánica de Fluidos I Obligatoria 2º Segundo Cuatrimestre 0º Grupo 2 (2) Mecánica de Fluidos (Área principal) Ingeniería Aeroespacial y Mecán. Fluidos (Departamento responsable) ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA, CAMINO DESCUBRIMIENTOS, S/N.- ISLA CARTUJA SEVILLA COORDINADOR DE LA ASIGNATURA GAÑAN CALVO, ALFONSO MIGUEL PROFESORADO 1 2 GAÑAN CALVO, ALFONSO MIGUEL DE ARCOS GONZALEZ TURMO, IRENE ENRIQUETA Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 6

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Objetivo 1: Aprender a simplificar problemas ingenieriles y físicos, identificando y reteniendo los efectos dominantes. Objetivo 2: Aprender a formular los balances de masa, cantidad de movimiento (fuerzas) y energía a un fluido. Objetivo 3: Aprender a realizar el cálculo de fuerzas que ejerce un fluido sobre un sólido y viceversa. Objetivo 4: Aprender a calcular balances globales de sistemas de fluidos como depósitos, compresores y turbinas, Al superar con éxito la asignatura, los alumnos serán capaces de: Resultado aprendizaje 1: Formular los balances y modelos matemáticos correspondientes que más fielmente posible reflejen un problema o fenómeno físico, dentro de las limitaciones de las capacidades de resolución disponibles. Resultado aprendizaje 2: - Calcular el flujo de líquidos con viscosidad o inercia dominantes por el interior de conductos de diversa geometría. - Calcular el flujo de gases en toberas. Resultado aprendizaje 3: Formular el cálculo de las acciones mecánicas de un fluido sobre un cuerpo o estructura. Resultado aprendizaje 4: Calcular la evolución global de las variables termodinámicas en depósitos, compresores y turbinas, así como su variación temporal, cuando corresponda. Competencias Competencias transversales/genéricas CB1: Demostrar poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. CB2: Saber aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. CB3: Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. CB4: Poder transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. CB5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. G9: Fomentar el espíritu emprendedor. G10: Fomentar y garantizar el respeto a los Derechos Humanos y a los principios de accesibilidad universal, igualdad, no discriminación y los valores democráticos y de la cultura de la paz. G11: Capacidad de trabajar en un entorno bilingüe inglés-castellano G12: Capacidad para reconocer cuándo se necesita información, dónde localizarla, cómo evaluar su idoneidad y darle el uso adecuado de acuerdo con el problema que se plantea. Competencias específicas C10: Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los conceptos y las leyes que gobiernan los procesos de transferencia de energía, el movimiento de los fluidos, los mecanismos de transmisión de calor y el cambio de materia y su papel en el análisis de los principales sistemas de propulsión aeroespaciales. C12: Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los fundamentos de la mecánica de fluidos; los principios básicos del control y la automatización del vuelo; las principales características y propiedades físicas y mecánicas de los materiales. C13: Conocimiento aplicado de: la ciencia y tecnología de los materiales; mecánica y termodinámica; mecánica de fluidos; aerodinámica y mecánica del vuelo; sistemas de navegación y circulación aérea; tecnología aeroespacial; teoría de estructuras; transporte aéreo; economía y producción; proyectos; impacto ambiental. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Parte I: Introducción y principios generales - Lección 1: Características generales de los fluidos. Ecuaciones de estado y repaso del primer principio de la Termodinámica. Equilibrio Termodinámico local. - Lección 2: Cinemática de fluidos. Descripciones Lagrangiana y Euleriana. Campos de velocidades como superposición de soluciones elementales (fuente, sumidero, doblete y torbellino). - Lección 3: Fuerzas macroscópicas sobre los fluidos. Fuerzas de superficie y de volumen. Presión. Fluidoestática. Esfuerzos viscosos: concepto empírico de la viscosidad. Leyes de Newton y de Navier-Poisson. Parte II: Ecuaciones generales y análisis dimensional - Lección 4: Generalización de la regla de Leibnitz para derivadas paramétricas de integrales. Ecuaciones integrales de balance de masa, cantidad de movimiento y energía. Ley de Fourier para el flujo de calor. Coeficiente de conducción térmica. Aplicaciones a movimientos en conductos dominados por los efectos de viscosidad (flujos de Couette y de Hagen-Poiseuille). Aplicaciones a movimientos de fluidos ideales: ecuación de Euler-Bernouilli. - Lección 5: Análisis dimensional y semejanza física. Teorema Pi de Vaschy-Buckinham. Parte III: Movimientos turbulentos de gases y líquidos en conductos - Lección 6: Introducción a los movimientos turbulentos. Visualización de la turbulencia. Esfuerzos turbulentos en las paredes de conductos: ábaco de Moody. Ecuaciones unidireccionales para el movimiento turbulento de líquidos y gases en el interior de conductos. Magnitudes de remanso. Condiciones de contorno a la entrada y salida de conductos. - Lección 7: Movimientos de gases en el interior de toberas convergentes y convergente-divergentes. Bloqueo sónico. Empuje óptimo de toberas convergente-divergentes. Ondas de choque normales y oblicuas. Expansiones de Prandtl-Meyer. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 6

3 Calendario Aproximado: Fluidos: Gases y Líquidos. Fluidos compresibles e incompresibles. Medio continuo. Magnitudes y Variables físicas generales en física de fluidos: velocidad, presión, densidad, energía. 2h Termodinámica básica. Temperatura. Primer y segundo principios. Coeficientes termodinámicos. 2h Cinemática básica. Teorema de Leibnitz en 3D. Teorema del Transporte de Reynolds. Ecuación de Continuidad (integral y diferencial). 2h Problemas con el uso de la ecuación de continuidad en forma integral. Ecuación de continuidad en forma diferencial. Flujos potenciales. Función de corriente y soluciones básicas. 2h Fuerzas macroscópicas sobre los fluidos. Fluidos en equilibrio: fluidostática. 2h Atmósfera estándar. Problemas de fluidostática. Tensión superficial. 2h Ecuación de cantidad de movimiento en forma integral. Convección y difusión de cantidad de movimiento. Viscosidad. 2h Problemas de cantidad de movimiento en forma integral. 2h Ecuación de la Energía (integral y diferencial): Diversas formas. Ecuación de la Entropía. 2h Problemas de volúmenes de control generales. Cohete. 2h Resumen ecuaciones de la M.F. (ecs. Navier-Stokes) Condiciones iniciales y de contorno. Números adimensionales. 2h Análisis dimensional. 2h Movimientos cuasi-unidireccionales de fluidos incompresibles (líquidos). Ecuaciones. 2h Movimientos laminares de líquidos en conductos. Problemas. 2h Movimientos ideales y turbulentos de líquidos en conductos. Problemas. 2h Movimientos cuasi-unidireccionales de gases en conductos. Flujo compresible. 2h Movimiento de gases en toberas. Ecuaciones. Regímenes de flujo. 2h Ondas de choque en gases. 2h Problemas de ondas de choque en gases. 2h Ondas de expansión en gases. Problemas de ondas de choque y de expansión. 2h Regímenes generales de flujo en toberas con ondas de choque internas y externas, y de expansión en la descarga. 2h Problemas de toberas con ondas de choque Problemas de ondas de choque externas: Perfil supersónico. Ondas de choque viajeras. 2h Depósitos y toberas. Problemas de descargas. 2h Ecuaciones integrales para máquinas de fluidos. Bombas, compresores y turbinas. 2h Problemas generales con máquinas de fluidos, depósitos, conductos y toberas. 2h Pérdidas de carga localizadas. Problemas. 2h Repaso general. 2h ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Prácticas de Laboratorio Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Sesiones en laboratorio. Medida de la viscosidad y determinación del coeficiente de resistencia aerodinámica de esferas cayendo por gravedad. Medida del salto de las alturas de la lámina líquida a través de un resalto hidráulico, que servirá para ilustrar las ondas de choque. Determinación del número de Reynolds crítico de transición laminar-turbulento. Llenado de un depósito al que previamente se le ha realizado el vacío a través de una tobera convergente AAD sin presencia del profesor Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Tutorías especializadas y trabajo de estudio personal del alumno Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 6

4 Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Sesiones teóricas de pizarra, proyecciones de vídeos y transparencias. BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general An Introduction to Fluid Dynamics G.K. Batchelor Edición: 2000 Publicación: Cambridge University Press paperback Fluid Mechanics. An Introduction to the Theory of Fluid Flows F. Durst Edición: 2008 Publicación: Springer-Verlag Advanced Fluid Mechanics W. P. Graebel Edición: 2007 Publicación:. Academic Press, Elsevier Elementary Fluid Mechanics T. Kambe Edición: 2007 Publicación: World Scientific Modern Fluid Dynamics C. Kleinstreurer Edición: 2010 Publicación: Springer Science+Business Media Fundamentals of Fluid Mechanics B. R. Munson, D. F. Young, T. H. Okiishi Edición: 2006 Publicación: John Wiley & Sons Fluid Mechanics F. M. White Edición: 2001 Publicación: McGraw-Hill Bibliografía específica Fluid Dynamics. Theory, Computation, and Numerical Simulation C. Pozrikidis Edición: 2009 (2nd Ed.) Publicación: Springer Science +Business Media, LLC Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 6

5 Sistema de evaluación Examen escrito de teoría y problemas Aprobar en examen escrito dividido en problemas y teoría. Una de las partes de teoría se corresponderá con las prácticas de laboratorio, que son obligatorias. Asimismo, será obligatorio entregar una memoria de las mismas. Para seguir la evolución del alumno en la asignatura, se le podrán formular preguntas sobre las distintas memorias entregadas. Todos los contenidos de la asignatura desarrollados en el temario de la asignatura (temas del 1 al 7) estarán presentes tanto en la parte de teoría como en la de problemas del examen. Los contenidos de las prácticas sólo estarán presentes en la parte de teoría. Habrá que obtener no menos del 50% de los puntos del total del examen, una puntuación en la parte de problemas no inferior al 35% de la calificación asignada a esta parte del examen y no menos del 35% de la puntuación asignada a la parte teórica del examen. CALENDARIO DE EXÁMENES La información que aparece a continuación es susceptible de cambios por lo que le recomendamos que la confirme con el Centro cuando se aproxime la fecha de los exámenes. CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 1 ª Convocatoria Fecha: Aula: 13/6/2017 Hora: 9:0 S1-N CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 14/9/2017 Hora: 9:0 S1-N CENTRO: E.T.S. de Ingeniería Diciembre Fecha: Aula: 28/11/2016 Hora: 9:0 S1-N TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: JOSE MANUEL GORDILLO ARIAS DE SAAVEDRA JAVIER DAVILA MARTIN MIGUEL PEREZ SABORID SANCHEZ PASTOR GUILLAUME MAURICE RIBOUX ACHER JUAN MANUEL FERNANDEZ GARCIA ANTONIO FERNANDEZ GARCIA-NAVAS ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grupo 2 (947901) Calendario del grupo Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 6

6 CLASES DEL PROFESOR: GAÑAN CALVO, ALFONSO MIGUEL HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 6