Denominación de la asignatura: Mecánica de Fluidos
Postgrado al que pertenece: Máster en Mecánica de Fluidos Computacional
Créditos ECTS: 6
Carácter de la asignatura: Obligatoria

Presentación

La asignatura Mecánica de Fluidos hace una revisión de los principios fundamentales:  propiedades físicas de fluidos, hidrostática,  leyes de conservación, las ecuaciones de Navier-Stokes, flujos potenciales, flujos viscosos simples, análisis dimensional, definición de números adimensionales, estudio de flujos clásicos y flujo de capa límite laminar.

Se cubren los principios fundamentales enfatizando el estudio de los flujos reales utilizando un paquete de dinámica de fluidos computacional. Los ejemplos cubiertos incluyen flujos invíscidos y viscosos, y flujo a través de objetos. Los ejemplos estarán relacionados con aplicaciones de ingeniería.

Competencias básicas

  • CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7:Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8:Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB10:Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias específicas

  • A1: Aplicar las leyes físicas y las ecuaciones matemáticas que rigen el comportamiento de un fluido en sistemas complejos con o sin transferencia de materia, energía o reacción química.
  • A2: Discriminar entre los diferentes mecanismos de transporte de calor y materia, definir las ecuaciones matemáticas que los gobiernan y determinar la mejor metodología analítica o numérica para solucionar problemas complejos.
  • A10: Ser capaz de generar algoritmos propios que permitan procesar, visualizar y analizar datos utilizando diferentes técnicas analíticas y numéricas que permitan extraer y gestionar información relativa a las características del flujo y a los fenómenos que este genera en su entorno.

Competencias transversales

  • CT3: Resolver problemas complejos de forma crítica, creativa e innovadora en contextos multidisciplinares.

Tema 1. Propiedades de los fluidos

  • Introducción y objetivos
  • Definición de fluido
  • Hipótesis del continuo
  • Densidad y presión
  • Viscosidad, fluidos newtonianos y nonewtonianos
  • Límites de la descripción del continuo:recorrido libre medio

Tema 2. Hidrostática

  • Introducción y objetivos
  • Elemento de volumen de fluido
  • Naturaleza de las fuerzas en los fluidos
  • El tensor de esfuerzos
  • La ecuación diferencial de equilibrio de un fluido
  • La ecuación fundamental de la hidrostática
  • Aplicaciones

Tema 3. Conservación de la masa, del momento y de la energía

  • Introducción y objetivos
  • Descripciones Euleriana y Lagrangiana
  • Líneas de corriente y trayectorias
  • Conservación de la materia
  • Conservación del momento
  • Conservación de la energía
  • La ecuación de Bernoulli
  • Vorticidad y circulación

Tema 4. Flujo viscoso

  • Introducción y objetivos
  • Ecuación constitutiva para un fluido newtoniano
  • Las ecuaciones de Navier-Stokes
  • Condiciones de contorno para las ecuaciones de Navier-Stokes
  • Análisis dimensional
  • Teorema  de Buckingham y definición de números adimensionales
  • Los números adimensionales en Mecánica de Fluidos
  • Leyes de semejanza

Tema 5. Dinámica de fluidos computacional

  • Introducción y objetivos
  • Instalación de ANSYS Fluent
  • ¿Qué es una caja negra?
  • Modelización
  • Discretización
  • Ejemplo: Flujo en un canal
  • Ecuaciones algebraicas
  • Linealización
  • Algoritmos para una solución iterativa

Tema 6. Soluciones de las ecuaciones de Navier- Stokes

  • Introducción y objetivos
  • Flujo entre dos placas planas paralelas
  • Flujo en un canal de sección circular
  • Flujo entre dos cilindros concéntricos

Tema 7. Fuerzas sobre objetos inmersos en un flujo

  • Introducción y objetivos
  • Flujo estacionario alrededor de una esfera
  • Fuerza de Stokes
  • Flujo alrededor de un cilindro
  • Coeficientes de Drag y Lift
  • Fuerzas dinámicas de sustentación: el efecto Magnus
  • Resolución numérica del flujo estacionario alrededor de un cilindro

Tema 8. Flujo de capa límite

  • Introducción y objetivos
  • Aproximación de capa límite
  • Ecuaciones de la capa límite
  • Solución de Blasius de la capa límite en una placa plana
  • Diferentes medidas del espesor de la capa límite
  • Separación de la capa límite

Las actividades formativas de la asignatura se han elaborado con el objetivo de adaptar el proceso de aprendizaje a las diferentes capacidades, necesidades e intereses de los alumnos.

Las actividades formativas de esta asignatura son las siguientes:

  • Trabajos. En la programación semanal, puedes consultar cuándo hacerlos y en el Aula virtual encontrarás toda la información sobre cómo desarrollarlos y cómo y cuándo entregarlos.
  • Participación en eventos. Son eventos programados todas las semanas del cuatrimestre: sesiones presenciales virtuales, foros de debate.
Descargar programación

Estas actividades formativas prácticas se completan, por supuesto, con estas otras:

  • Estudio personal
  • Tutorías. Las tutorías se pueden articular a través de diversas herramientas y medios. Durante el desarrollo de la asignatura, el profesor programa tutorías en días concretos para la resolución de dudas de índole estrictamente académico a través de las denominadas “sesiones de consultas”. Como complemento de estas sesiones se dispone también del foro “Pregúntale al profesor de la asignatura” a través del cual se articulan algunas preguntas de alumnos y las correspondientes respuestas en el que se tratan aspectos generales de la asignatura. Por la propia naturaleza de los medios de comunicación empleados, no existen horarios a los que deba ajustarse el alumno.
  • Examen final presencial

Las horas de dedicación a cada actividad se detallan en la siguiente tabla:

ACTIVIDADES FORMATIVAS HORAS POR ASIGNATURA % PRESENCIAL
Sesiones presenciales virtuales 15 horas 100%
Lecciones magistrales 6 horas 0
Estudio del material básico 50 horas 0
Lectura del material complementario 25 horas 0
Trabajos, casos prácticos, test 17 horas 0
Sesiones prácticas de laboratorio virtual 12 horas 16,7%
Tutorías 16 horas 30%
Trabajo colaborativo 7 horas 0
Examen final presencial 2 horas 100%
Total 150 horas -

Bibliografía básica

Recuerda que la bibliografía básica es imprescindible para el estudio de la asignatura. Cuando se indica que no está disponible en el aula virtual, tendrás que obtenerla por otros medios: librería, biblioteca...

Los textos necesarios para el estudio de la asignatura han sido elaborados para la asignartura y están disponibles en formato digital para consulta, descarga e impresión en el aula virtual.

Bibliografía complementaria

  • Gerhart, P.M. & Gerhart, A.L. & Hochstein, J.I. (2016) Munson & Young & Okiishi’s Fundamentals of fluid Mechanics. Wiley
  • Landau, L. & Lifshitz E. (1985) Mecánica de Fluidos. Reverté.
  • Panton, R.L. (2013). Incompressible flow. Wiley.
  • Tritton, D.J. (1988). Physical Fluid Dynamics. Oxford University Press.
  • White, F.M. (2011). Fluid Mechanics. Mc Graw Hill.

El sistema de calificación se basa en la siguiente escala numérica:

0 - 4, 9 Suspenso (SS)
5,0 - 6,9 Aprobado (AP)
7,0 - 8,9 Notable (NT)
9,0 - 10 Sobresaliente (SB)

La calificación se compone de dos partes principales: Actividades realizadas a lo largo del curso y un examen final.

La evaluación continua supone el 40% de la calificación final. Este 40% de la nota final se compone de las calificaciones obtenidas en las diferentes actividades formativas llevadas a cabo durante el cuatrimestre.

Ten en cuenta que la suma de las puntuaciones de las actividades de la evaluación continua permite que realices las que prefieras hasta conseguir el máximo puntuable mencionado en la programación semanal. En ella se detalla la calificación máxima de cada actividad o evento concreto puntuables.

El examen se realiza al final del cuatrimestre y es de carácter PRESENCIAL y OBLIGATORIO. Supone el 60% de la calificación final y para que la nota obtenida en este examen se sume a la nota final, es obligatorio APROBARLO. En caso de no aprobar este examen existe la posibilidad de realizar un examen extraordinario de recuperación. La calificación de este segundo examen sustituye a la nota del primer examen y continúa teniendo un peso del 60% en la nota final de la asignatura.

El sistema de evaluación de la asignatura es el siguiente:

Sistema de evaluación Ponderación min - max
Participación del estudiante (sesiones, foros, tutorías) 0% - 40%
Trabajos, proyectos, laboratorios/talleres y casos 0% - 40%
Test de autoevaluación 0% - 40%
Examen final presencial 60% - 60%

Clara Salueña Pérez

Formación académica: Obtuve la licenciatura de Física por la Universitat Autonoma de Barcelona en 1986, y el doctorado en Física por la Universitat de Barcelona en 1993, en el Departament de Física Fonamental, con una tesis sobre propiedades de fluidos magnetoreológicos. En el año 2013 obtuve la licenciatura en Psicología por la Universitat Rovira i Virgili.

Experiencia: He impartido docencia en varias universidades: Universitat Politécnica de Catalunya, Universitat de Barcelona, y Universitat Rovira i Virgill, en distintas licenciaturas e ingenierías, grados, másteres y doctorados. También he impartido cursos para profesores de secundaria y personal docente e investigador.He desarrollado numerosos proyectos de innovación docente y actividades de Aprenentatge Serve!, donde los estudiantes aprenden prestando un servicio social a la comunidad. Los valores que intento comunicar como docente son 1) curiosidad 2} observación atenta y 3) análisis crítico, aportando apoyo y dirección efectiva a mis alumnos

Líneas de investigación:Mis intereses cubren ámbitos de la materia condensada y mecánica estadística: dinámica de fluidos granulares y de fluidos en general, CFD, simulación molecular y algorítmica, temas que he desarrollado en colaboración con otros investigadores de la URVy de universidades europeas (Friedrich Alexander Universitat, University of Leicester). Tras el doctorado, obtuve una beca postdoctoral en Estados Unidos (U. of Chicago) y en Alemania (Humboldt U. Berlin) por un total de cinco años. He dirigido 4 tesis en codirección dentro del grupo ECOMMFIT, y soy autora de 30 publicaciones internacionales y de 40 contribuciones en congresos.

Sylvana Verónica Varela Ballesta

Formación académica: Doctora por la Universitat Rovira i Virgili. El título de la tesis fue "Computational and experimental modeling of fluid flow and heat transfer processes in complex geometries".

Experiencia: Dictado clases de grado para diferentes ingenierías en la UdelaR (Uruguay) (desde 2001 al 2007) y en la URV (España) (desde 2007 a la fecha). Realización de cursos de formación docente específica del área científica a nivel universitario. Participación en asignaturas del Master en Ingeniería industrial (URV). Participación en proyectos competitivos y no competitivos. Realización de estudios experimentales y numéricos en diferentes proyectos.

Líneas de investigación:Miembro del grupo de Mecánica de Fluidos del Departamento de Ingeniería Mecánica de la URV. Producción de partículas funcionalizadas para trazado de fluidos , trabajo en microcanales. Estudios experimentales y numéricos. Problemas de mezcla, reología de fluidos complejos. A nivel docente, proyectos de modernización de laboratorios de asignaturas básicas.

 

Obviamente, al tratarse de formación online puedes organizar tu tiempo de estudio como desees, siempre y cuando vayas cumpliendo las fechas de entrega de actividades, trabajos y exámenes. Nosotros, para ayudarte, te proponemos los siguientes pasos:

  1. Desde el Campus virtual podrás acceder al aula virtual de cada asignatura en la que estés matriculado y, además, al aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar. Aquí podrás consultar la documentación disponible sobre cómo se utilizan las herramientas del aula virtual y sobre cómo se organiza una asignatura y también podrás organizar tu plan de trabajo personal con tu profesor-tutor.
  2. Observa la programación semanal. Allí te indicamos qué parte del temario debes trabajar cada semana.
  3. Ya sabes qué trabajo tienes que hacer durante la semana. Accede ahora a la sección Temas del aula virtual. Allí encontrarás el material teórico y práctico del tema correspondiente a esa semana.
  4. Comienza con las lecturas que se te indican en el tema. Esto te ayudará a hacerte una idea del contenido más importante del tema y de cuáles son los aspectos fundamentales. Consulta, además, las otras secciones del tema que contienen material complementario (A fondo).
  5. Dedica tiempo al trabajo práctico (sección Actividades). En la programación semanal te detallamos cuáles son las actividades correspondientes a cada semana.
  6. Te recomendamos que participes en los eventos del curso (foros de debate). Para conocer la fecha concreta de celebración de los eventos debes consultar las herramientas de comunicación del aula vitual. Tu profesor y tu profesor-tutor te informarán de las novedades de la asignatura.

En el aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar encontrarás siempre disponible la documentación donde te explicamos cómo se estructuran los temas y qué podrás encontrar en cada una de sus secciones: Lecturas obligatorias, Lecturas recomendadas, Otros recursos y Actividades.

Recuerda que en el aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar puedes consultar el funcionamiento de las distintas herramientas del Aula virtual: Correo, Foro, Envío de actividades, etc.

Ten en cuenta estos consejos...

  • Sea cual sea tu plan de estudio, accede periódicamente al aula Virtual, ya que de esta forma estarás al día de las novedades del curso y en contacto con tu profesor y con tu profesor tutor.
  • Recuerda que no estás solo: consulta todas tus dudas con tu profesor-tutor utilizando el correo electrónico. Además, siempre puedes consultar tus dudas sobre el temario en los foros que encontrarás en cada asignatura (Pregúntale al profesor).
  • ¡Participa! Siempre que te sea posible accede a los foros de debate. El intercambio de opiniones, materiales e ideas nos enriquece a todos.
  • Y ¡recuerda!, estás estudiando con metodología on line: tu esfuerzo y constancia son imprescindibles para conseguir buenos resultados. ¡No dejes todo para el último día!