ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE. ASIGNATURA Mecanica de fluidos. CURSO ACADÉMICO - SEMESTRE Segundo semestre

Transcripción

1 ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE ASIGNATURA Mecanica de fluidos CURSO ACADÉMICO - SEMESTRE Segundo semestre GA_08IA_ _2S_

2 Datos Descriptivos Nombre de la Asignatura Titulación Centro responsable de la titulación Semestre/s de impartición Mecanica de fluidos 08IA - Grado en Arquitectura Naval Cuarto semestre Módulos Modulo 0.2 Carácter Obligatoria Código UPM Nombre en inglés Fluid mechanics Datos Generales Créditos 6 Curso 2 Curso Académico Período de impartición Febrero-Junio Idioma de impartición Castellano Otros idiomas de impartición Requisitos Previos Obligatorios Asignaturas Previas Requeridas El plan de estudios Grado en Arquitectura Naval no tiene definidas asignaturas previas superadas para esta asignatura. Otros Requisitos El plan de estudios Grado en Arquitectura Naval no tiene definidos otros requisitos para esta asignatura. Conocimientos Previos Asignaturas Previas Recomendadas Calculo II Mecanica Calculo III Algebra lineal y geometria Calculo I Fisica I Otros Conocimientos Previos Recomendados GA_08IA_ _2S_

3 El coordinador de la asignatura no ha definido otros conocimientos previos recomendados. GA_08IA_ _2S_

4 Competencias CE 18 - Capacidad para la realización de cálculos de geometría de buques y artefactos, flotabilidad y estabilidad CE 19 - Conocimiento de la hidrodinámica naval aplicada CE 7 - Conocimiento de los conceptos fundamentales de la mecánica de fluidos y de su aplicación a las carenas de buques y artefactos, y a las máquinas, equipos y sistemas navales CG 1. - Que los estudiantes demuestren haber llegado a 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. CG 5. - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía CT UPM 4 - Uso de las TIC Resultados de Aprendizaje RA63 - Comprender las características físicas que definen el comportamiento de un fluido frente a un sólido. RA64 - Conocer las fuerzas que aparecen en el interior de un fluido y conocer su cinemática. RA65 - Manejar las ecuaciones de la mecánica de fluidos en sus formulaciones diferencial e integral. RA66 - Comprender el teorema pi de Buckingham y la técnica de análisis dimensional. RA67 - Manejar la simplificación de flujo ideal y función potencial. RA68 - Manejar los conceptos de circulación y sustentación. RA69 - Conocer los regímenes laminar y turbulento. RA70 - Manejar el concepto de capa límite. RA71 - Analizar y resolver ejercicios de flujos internos y externos GA_08IA_ _2S_

5 Profesorado Profesorado Nombre Despacho Tutorías Perez Rojas, Luis (Coordinador/a) Gonzalez Gutierrez, Leo Miguel Canal ensayos Souto Iglesias, Antonio Nota.- Las horas de tutoría son orientativas y pueden sufrir modificaciones. Se deberá confirmar los horarios de tutorías con el profesorado. Personal Investigador en Formación o Similar Nombre Profesor Responsable Moran Guerrero, Amadeo amadeo.moran@upm.es Gonzalez Gutierrez, Leo Miguel GA_08IA_ _2S_

6 Descripción de la Asignatura Esta asignatura aborda la Mécánica de Fluidos de una forma tradicional. Empezando con los conceptos elementales y continuando con la cinemática. A continuación se presentan las ecuaciones generales de la mecánica de fluidos para terminar una primera parte con el análisis dimensional. Una segunda parte presenta los fluidos ideales y lso fluidos viscosos. Se pretende presentar los aspectos básicos de la Mecánica de Fluidos para que el alumno pueda aplicarlos en aquellas asignaturas específicas del mundo naval y oceánico Temario 1. Entorno de la asignatura y planteamientos 1.1. Partes de la teoría del buque Contenidos y planteamientos Actividades prácticas 1.4. Conocimientos requeridos 2. Conceptos elementales 2.1. Características de los fluidos Planteamiento de la primera parte del curso.el concepto de fluido. Gases y líquidos. La hipótesis del medio continuo. Dimensiones y unidades Descripción macroscópicas y microscópicas de los fluidos. Densidad, velocidad, temperatura y presión Viscosidad y otras propiedades secundarias. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos Propiedades termodinámicas del fluido. Historia y visión global de la Mecálica de Fluidos 2.2. Fuerzas en el seno de un fluido Fuerzas en el seno de un fluido considerado como un continuo. Fuerzas volumétricas, másicas y de superficie Tensor de esfuerzos. Presión y gradiente de presión. Equilibrio de una partícula fluida. Distribución de presiones en hidrostática Fuerzas hidrostáticas. Flotabilidad y estabilidad. Principio de Arquímedes. Distribución de presiones en movimiento como sólido rígido 3. Cinemática Cinemática de los Fluidos Sistemas de referencia de Lagrange y Euler. Movimiento estacionario. Velocidad, vorticidad y aceleración. Sendas y trayectorias. Trazas, líneas fluidas y líneas de corriente. Derivada sustancial. Rotacional. Campos rotacionales. Circulación. 4. Ecuaciones generales de la Mecánica de Fluidos 4.1. Fenómenos de transporte Fenómenos de transporte y Teorema de Transporte de Reynolds 4.2. Relaciones integrales para un volumen de control Conservación masa. Conservación Cantidad de Movimiento. Teorema del momento cinético. Ecuación de la energía. Flujos sin fricción: La ecuación de Bernouilli 4.3. Relaciones diferenciales para una partícula fluida Continuidad. Impulso.Teorema del momento cinético. Ecuaciones de Navier-Stokes. Ecuación de la Energía. Condiciones de contorno. 5. Análisis dimensional y semejanza física Análisis dimensional y semejanza física Introducción. El principio de homegeneidad dimensional.adimensionalización de las ecuaciones básicas. El teorema de "pi" GA_08IA_ _2S_

7 6. Fluidos ideales Flujos ideales Flujos ideales. Ecuaciones del movimiento irrotacional para líquidos. Ecuación de Laplace. Ecuaciones del movimiento irrotacional para gases. Condiciones de contorno Superposición de soluciones. Soluciones del movimiento potencial: movimiento cerca del punto de remanso, fuentes y sumideros, movimiento uniforme. Movimiento alrededor de cuerpos: semi-óvalo de Rankine, óvalo de Rankine, esfera 6.2. Movimiento plano Potencial complejo. Movimiento irrotacional plano de líquidos. Ejemplos de movimiento plano:punto de remanso, fuentes y sumideros bidimensionales, esquinas y rincones, dipolo bidimensional Movimiento alrededor de cuerpos planos: cilindro circular. Movimiento potencial plano con circulación. Generación de la circulación en perfiles aerodinámicos. Teorema Kutta-Joukowski. Sustentación de un perfil. Efectos tridimensionales 7. Fluidos viscosos 7.1. Fluidos viscosos en conductos Concepto de capa límite. Regímenes del número de Reynolds. Flujos viscosos internos frente a los externos. Pérdida de carga. Flujo laminar completamente desarrollado en conductos circulares. Modelización de la turbulencia. Media temporal de Reynolds Ley de la pared. Ley de la capa logarítmica. Ley defecto de velocidad. Flujo turbulento en conductos circulares. Efectos de la rugosidad. La carta de Moody. Flujo en conductos no circulares 7.2. Flujo alrededor de cuerpos Efectos geométricos y del número de Reynolds. Modelo integral en la teoría de la capa límite. Análisis de Karman para la placa plana. Las ecuaciones de la capa límite. Capa límite sobre una placa plana. Flujo laminar. ecuación de Blasius Transición a la turbulencia. Flujo turbulento. Capa límite con gradiente de presión. Separación de flujo. Modelo de Thwaites GA_08IA_ _2S_

8 Cronograma Horas totales: 57 horas Horas presenciales: 57 horas (36.5%) Peso total de actividades de evaluación continua: 100% Peso total de actividades de evaluación sólo prueba final: 100% Semana Actividad Prensencial en Aula Actividad Prensencial en Laboratorio Otra Actividad Presencial Actividades Evaluación Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 Semana 5 Semana 6 Semana 7 Temas 1 y 2 Duración: 04:00 Temas 2 y 3 Ejercicios tema 2 temas 3 y 4 Tema 3 Tema 4 Tema 4 Tema 4 Temas 4 y 5 Tema 4 Tema 5 GA_08IA_ _2S_

9 Semana 8 Semana 9 Semana 10 Semana 11 Semana 12 Semana 13 Semana 14 Semana 15 Temas 2-5 Tema 6 Tema 6 Duración: 01:00 Tema 6 Duración: 01:00 Tema 6 Tema 6 Duración: 01:00 Tema 6 Temas 6 y 7 Tema 7 Tema 7 Duración: 01:00 Temas 7 Tema 7 Tema 7 Duración: 01:00 Control 1 ET: Técnica del tipo Prueba Telemática Evaluación continua Actividad presencial GA_08IA_ _2S_

10 Semana 16 Temas 7 Control 2 ET: Técnica del tipo Prueba Telemática Evaluación continua Actividad presencial Semana 17 Prueba final EX: Técnica del tipo Examen Escrito Evaluación sólo prueba final Actividad presencial Nota.- El cronograma sigue una planificación teórica de la asignatura que puede sufrir modificaciones durante el curso. Nota 2.- Para poder calcular correctamente la dedicación de un alumno, la duración de las actividades que se repiten en el tiempo (por ejemplo, subgrupos de prácticas") únicamente se indican la primera vez que se definen. GA_08IA_ _2S_

11 Actividades de Evaluación Semana Descripción Duración Tipo evaluación Técnica evaluativa Presencial Peso Nota mínima Competencias evaluadas 8 Control 1 02:00 Evaluación continua 16 Control 2 02:00 Evaluación continua 17 Prueba final 03:00 Evaluación sólo prueba final ET: Técnica del tipo Prueba Telemática ET: Técnica del tipo Prueba Telemática EX: Técnica del tipo Examen Escrito Sí 50% 5 / 10 CE 18, CG 1., CT UPM 4 Sí 50% 5 / 10 CG 1., CG 5., CE 7, CE 19 Sí 100% 5 / 10 CT UPM 4, CG 1., CG 5., CE 7, CE 18, CE 19 Criterios de Evaluación En las pruebas de evaluación continua será necesario obtener una calificación superior a 5 sobre 10, en cada una de ellas para poder optar al aprobado mediante la evaluación continua. La calificación final se obtiene en tal caso sumando las calificaciones de cada uno de los elementos de evaluación señalados en el cuadro anterior contabilizados con su peso porcentual señalado. Si el alumno no supera el proceso de evaluación continua, podrá efectuar el examen final. En la prueba final, el alumno sólo necesitará responder a las preguntas de aquellas partes de la asignatura que no haya superado; si bien deberá obtener un mínimo de 3 en cada parte y obtener una media de al menos 5. El alumno siempre se podrá acoger a realizar el examen final completo sin atenerse a la limitación de obtener un 3 en cada parte. GA_08IA_ _2S_

12 Recursos Didácticos Descripción Tipo Observaciones Notas y Presentaciones Bibliografía Base del curso "Mecánica defluidos",frank M.White,Ed.: McGraw Hill ETSIN. Bibliografía "Mecánica defluidos",a.crespomartínez,ed. Thomson, estudios-de-ingenieria-y-arquitectura/matematicas-preparacion-para-la-universidad Recursos web Página web de la asignatura fluid-mechanics Bibliografía Bibliografía Recursos web Recursos web Recursos web GA_08IA_ _2S_