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Escuela Politécnica Superior
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Grao en Enxeñaría Naval e Oceánica
 Asignaturas
  Mecánica de fluidos
   Contenidos
Tema Subtema
Curso 0: Repaso de Conceptos previos • Variables termodinámicas en líquidos y gases
• Notación
• Producto “·”
• Convenio de sumación de Einstein
• Divergencia, gradiente y rotacional de un campo
• Teorema de (la divergencia de) Gauss-Ostrogadski
TEMA 1. Introducción y conceptos básicos
(En memoria de verificación corresponde con: Definiciones y conceptos básicas, los fluidos como medios continuos y otras hipótesis fundamentales)
La Mecánica de Fluidos
• La Mecánica de Fluidos, objeto y aplicaciones
• La Mecánica de Fluidos y sus relaciones con otras ciencias
• Guía docente. Planteamiento y organización del curso

Definiciones e hipótesis básicas
• Sólidos, líquidos y gases
• Hipótesis del medio continuo
• Magnitudes fluidas. Densidad, velocidad y energía interna en un punto
• Hipótesis del equilibrio termodinámico local. Variables termodinámicas
• Partícula fluida
• Tipos particulares de flujos

Fuerzas en el seno del fluido considerado como continuo
• Fuerzas en el seno de un fluido
• Fuerzas de volumen y fuerzas másicas
• Fuerzas de superficie. Tensor de esfuerzos. Presión
• Una primera expresión de la ecuación de la cantidad de movimiento
TEMA 2. Fluidostática y tensión superficial
(En memoria de verificación corresponde con: Fluidoestática)
Fluidoestática
• Ecuación general de la fluidostática
• Equilibrio bajo la acción de fuerzas másicas que derivan de un potencial
• Estabilidad
• Fuerzas másicas habituales, sus potenciales y sus superficies equipotenciales
• Cálculo de forzas sobre superficies
• Principio de Arquímedes generalizado
• Atmósfera estándar
• Unidades de presión
• Principio de Pascal

Hidroestática
• Hidroestática
• Superficies planas. Prisma de presiones
• Componente vertical de la fuerza de presión
• Componente horizontal de la fuerza de presión
• Estabilidad de cuerpos sumergidos y flotantes
• Efectos de subpresión
• Aplicaciones a la medida de presión

Tensión superficial
• Equilibrio en la entrefase. Ecuación de Laplace
• Línea y ángulo de contacto
• Formas de la entrefase entre fluidos en reposo. Longitud capilar
TEMA 3. Cinemática
(En memoria de verificación corresponde con: Cinemática de fluidos)
Conceptos de cinemática de fluidos
• Sistemas de referencia de Lagrange y Euler
• Tipos particulares de movimientos fluidos
• Líneas, superficies y volúmenes fluidos
• Trayectoria, traza y senda
• Líneas de corriente y superficies de corriente
• Punto de remanso

Variación de magnitudes fluidas
• Derivada sustancial
• Aceleración

Movimiento en el entorno de un punto
• Velocidades en el entorno de un punto
• Tensor velocidades de deformación
• Velocidad de rotación
• Vorticidad y circulación.
• Movimientos irrotacionales. Función potencial
• Teorema de Kutta-Joukowski
TEMA 4. Dinámica y ecuaciones generales
(En memoria de verificación corresponde con: Leyes de conservación de la Mecánica de Fluidos: principios constitutivos y ecuaciones de Navier-Stokes)
Fenómenos de transporte
• Fenómenos difusivos de transporte y las leyes fenomenológicas
• Transmisión de calor por conducción
• Difusión de masa
• Transporte molecular de cantidad de movimiento

Volúmenes fluidos y de control
• Los modelos fluidos y las leyes de conservación
• Volumen de control
• Teorema del transporte de Reynolds

Ecuación de conservación de la masa
• Forma integral
• Forma diferencial
• Función de corriente

Ecuación de conservación de cantidad de movimiento
• Ecuación de cantidad de movimiento en forma integral
• Ecuación de cantidad de movimiento en forma diferencial. Ecuación de Navier-Stokes
• Ecuación de la energía mecánica

Ecuación de conservación de la energía en forma integral
• Ecuación de la energía en forma integral
• Caso de que las fuerzas másicas deriven de un potencial escalar


Ecuación de conservación de la energía en forma diferencial
• Ecuación de conservación de la energía en forma diferencial
• Ecuación de conservación de la energía a lo largo de una línea de corriente
• Ecuación de conservación de la energía interna en forma diferencial
• Ecuación la entropía
• Ecuación de la energía interna para un flujo incompresible

Ecuaciones de la energía en máquinas hidráulicas
• Ecuación de la energía para una máquina de fluido
• Ecuación de la energía interna para máquinas hidráulicas
• Ecuación de la energía (mecánica) para una máquina hidráulica
• Calentamiento debido a la fricción
• Alturas y rendimientos en máquinas hidráulicas

Resumen y discusión del sistema completo de ecuaciones de Navier-Stokes
• El sistema completo de ecuaciones de Navier-Stokes
• Simplificación para flujos incompresibles
• Condiciones iniciales y de contorno
• Existencia y unicidad de la solución. Movimiento turbulento
TEMA 5. Análisis dimensional y semejanza
(En memoria de verificación corresponde con: Análisis dimensional y semejanza en Mecánica de Fluidos)
Análisis dimensional y semejanza
• Objeto y aplicaciones del análisis dimensional
• El teorema PI de Buckingham
• Aplicación del teorema PI al estudio del movimiento alrededor de un cuerpo
• Adimensionalización de las ecuaciones. Números adimensionales
• Semejanza. Semejanza parcial
TEMA 6. Movimiento laminar
(En memoria de verificación corresponde con: Flujos de interés en ingeniería: Flujos laminares, ideales, turbulentos y capas límite)
Movimientos laminares unidireccionales de líquidos
• Introducción
• Simplificación de las ecuaciones del movimiento
• Condiciones iniciales y de contorno
• Movimientos laminares estacionarios planos y unidireccionales
• Movimiento laminar estacionario en conductos de sección circular
• Estabilidad de la corriente laminar
• Condición de flujo guiado
• Condición de viscosidade dominante
• Efecto de la longitud finita del conducto en la pérdida de carga
• Pérdidaa de carga en conductos de sección lentamente variable y de curvatura pequeña
TEMA 7. Fluidos ideales
(En memoria de verificación corresponde con: Flujos de interés en ingeniería: Flujos laminares, ideales, turbulentos y capas límite)
Fluidos ideales
• Condiciones de flujo ideal
• Ecuaciones de Euler
• Condiciones iniciales y de contorno de las ecuaciones de Euler
• Continuidad, unicidad y existencia de la solución de las ecuaciones de Euler
• Discontinuidades y capas límites en fluidos ideales
• Ecuación de Euler-Bernoulli
• Ecuación de Euler-Bernoulli para movimiento isentrópico de gases
• Condiciones de remanso
• Ecuación de Bernoulli
• Tubo de Pitot
• Otras aplicaciones
TEMA 8. Capa límite
(En memoria de verificación corresponde con: Flujos de interés en ingeniería: Flujos laminares, ideales, turbulentos y capas límite)
Capa límite
• Concepto de capa límite
• Ecuaciones de la capa límite bidimensional incompresible
• Espesores de capa límite
• Solución de Blasius para la capa límite laminar sin gradiente de presión
• Capa límite turbulenta
• El efecto del gradiente de presión. Desprendimiento de la capa límite
Tema 9. Turbulencia
(En memoria de verificación corresponde con: Flujos de interés en ingeniería: Flujos laminares, ideales, turbulentos y capas límite)
Introducción a la turbulencia
• Origen y características del movimiento turbulento
• Escalas de la turbulencia y cascada de energía
• Valores medios
• Las ecuaciones de Reynolds
• Esfuerzos de Reynolds
• El problema del cierre

Pérdidas de carga en conductos
• Movimiento en conductos de sección circular
• Pérdidas de carga en conductos de sección circular
• Diagrama de Moody
• Conductos de sección no circular. Diámetro hidráulico
• Pérdidas de carga locales
• Sistemas de tuberías
• Tubería acoplada a una bomba
Prácticas de Laboratorio Práctica 1. Determinación de la velocidad de descarga de un depósito
Práctica 2. Calibración de un Venturi
Práctica 3. Distribución de presiones alrededor de un cilindro
Práctica 4.1. Pérdidas de carga en tubo recto
Práctica 4.2. Pérdidas de carga en tubo con accesorios
Práctica 5. Capa límite en una placa plana
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