Datos Identificativos 2020/21
Asignatura (*) Métodos Computacionales para los Medios Continuos Código 730497221
Titulación
Mestrado Universitario en Enxeñaría Industrial (plan 2018)
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
Máster Oficial 1º cuatrimestre
Segundo Optativa 3
Idioma
Castellano
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Naval e Industrial
Coordinador/a
Gosset , Anne Marie Elisabeth
Correo electrónico
anne.gosset@udc.es
Profesorado
Gosset , Anne Marie Elisabeth
López Peña, Fernando
Correo electrónico
anne.gosset@udc.es
fernando.lopez.pena@udc.es
Web
Descripción general Esta é unha materia introdutoria ao módulo de optatividade de métodos computacionais para os medios continuos. Nela trátase, en primeiro lugar, de repasar e poñer en común conceptos que os alumnos deben ter adquirido durante os seus estudos de grao para orientalos despois ao enfoque que se lles dá ao resto das materias deste módulo. Exponse a hipótese de medio continuo e vese como a formulación duns principios físicos de conservación permiten obter as ecuacións xerais que gobernan os desprazamentos e os esforzos en medios continuos. Analízanse as relacións constitutivas que permiten obter as ecuacións para os distintos tipos de medio e desenvólvense estas ecuacións nos casos de sólidos elásticos e de fluídos newtonianos. Por último analízanse os métodos de discretización destas ecuacións mediante diferenzas finitas, elementos finitos e volumes finitos.
Plan de contingencia 1. Modificacións nos contidos
Non se realizarán cambios.

2. Metodoloxías
*Metodoloxías docentes que se manteñen
Mantéñense todas as metodoloxías.

*Metodoloxías docentes que se modifican
A sesión maxistral realizarase mediante Teams.

3. Mecanismos de atención personalizada ao alumnado
Fóra das titorías en despacho, mantéñense os mesmos mecanismos de atención personalizada, a saber: videoconferencia e mensaxería por Teams, Moodle e correo electrónico, por esta orde de preferencia.
Adicionalmente, se o profesorado observa que hai dúbidas comúns a un grupo de alumnos, poderanse programar titorías de grupo reducido mediante videoconferencia por Teams.

4. Modificacións na avaliación
Non hai cambios na avaliación, máis aló de que será realizada telemáticamente mediante Teams.

*Observacións de avaliación:

5. Modificacións da bibliografía ou webgrafía
Sen modificacións.

Competencias del título
Código Competencias del título
A3 ETI3 - Capacidad para el diseño y ensayo de máquinas.
A5 ETI5 - Conocimientos y capacidades para el diseño y análisis de máquinas y motores térmicos, máquinas hidráulicas e instalaciones de calor y frío industrial
A19 EI3 - Conocimientos y capacidades para el cálculo y diseño de estructuras.
A20 EI4 - Conocimiento y capacidades para el proyectar y diseñar instalaciones eléctricas y de fluidos, iluminación, climatización y ventilación, ahorro y eficiencia energética, acústica, comunicaciones, domótica y edificios inteligentes e instalaciones de Seguridad.
B2 G2 Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas.
B5 G5 Realizar la planificación estratégica y aplicarla a sistemas tanto constructivos como de producción, de calidad y de gestión medioambiental.
B6 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.
B13 G8 Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares.
B16 G11 Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando de un modo autodirigido o autónomo.
C1 ABET (a) - An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering.
C3 ABET (c) - An ability to design a system, component, or process to meet desired needs within realistic constraints such as economic, environmental, social, political, ethical, health and safety, manufacturability, and sustainability.
C8 ABET (h) - The broad education necessary to understand the impact of engineering solutions in a global, economic, environmental, and societal context.
C9 ABET (i) - A recognition of the need for, and an ability to engage in life-long learning.
C11 ABET (k) - An ability to use the techniques, skills, and modern engineering tools necessary for engineering practice.

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
Dominar las leyes de conservación de los medios continuos AP19
AP20
BP2
BP5
BP13
CP1
CP11
Comprender las ecuaciones constitutivas que diferencian el comportamiento de los fluidos y sólidos deformables. AP3
AP19
AP20
BP6
BP16
CP1
CP3
Comprender las leyes de conservación de la dinámica de fluidos y de la mecánica de sólidos elásticos AP19
AP20
BP13
CP1
Entender los fundamentos y conceptos de la discretización de las ecuaciones AP5
AP19
BP2
CP1
CP8
CP9
Diferenciar la filosofía detrás de los métodos de diferencias, elementos y volúmenes finitos. AP3
AP5
AP19
AP20
BP13
CP1
CP3
CP11

Contenidos
Tema Subtema
Introducción Fundamentos, conceptos básicos, herramientas y aplicaciones de la mecánica de medios continuos.
Tema 1. Leyes de conservación en medios continuos 1. Fuerzas en el seno de un medio continuo
2. Fuerzas de superficie: tensor de esfuerzos.
3. Cinemática
4. Principios de conservación aplicados a medios continuos
Tema 2. Modelos constitutivos para sólidos elásticos. Ecuaciones de la elasticidad 1. Comportamiento elástico de sólidos
2. Ecuaciones constitutivas de la elasticidad
3. Planteamiento general del problema elástico
4. Pincipios generales en la solución del problema elástico
5. Deformaciones y esfuerzos de origen térmico
Tema 3. Modelos constitutivos para fluidos. Leyes de la dinámica de fluidos 1. Ecuaciones de conservación de la dinámica de fluidos en forma diferencial
2. Ecuación de conservación de la masa
3. Ecuación de conservación de cantidad de movimiento
4. Ecuación de conservación de la energía
5. El sistema completo de ecuaciones de Navier-Stokes. Condiciones iniciales y de contorno.
6. Movimientos turbulentos
Tema 4. Discretización de las ecuaciones. Filosofía de los métodos de diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos.
1. El paso al espacio discreto
2. Estructura de la malla
3. Discretización de las ecuaciones de derivadas parciales
4. Modelos de discretización por diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos. Adecuación a los diferentes campos de la ingeniería.
5. Propiedades de los modelos: consistencia, estabilidad, convergencia, y conservación.
6. Errores de discretización
Tema 5. Método de diferencias fínitas 1. Bases del método de diferencias fínitas
2. Aplicación a la resolución de un problema de conducción de calor transitoria. Programación con Matlab
3. Aplicación al cálculo de la advección de un pulso en un medio continuo. Programación con Matlab
Tema 6. Método de elementos fínitos 1. Bases del método de elementos fínitos
2. Método de Galerkin. Aplicación a la ecuación de difusión estacionaria en 1D.
3. Aplicación a la resolución de la ecuación de conducción de calor. Programación con Matlab.

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Sesión magistral A3 A5 A19 A20 B16 B6 C1 C8 C9 C11 12 18 30
Prácticas a través de TIC A19 A20 B2 B13 C3 C11 4 14 18
Solución de problemas A5 A20 B2 B5 B13 B16 B6 C1 C3 C11 5 20 25
 
Atención personalizada 2 0 2
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Sesión magistral Exposición oral complementada con el uso de medios audiovisuales y la introducción de algunas preguntas dirigidas a los estudiantes, con la finalidad de transmitir conocimientos y facilitar el aprendizaje.
Prácticas a través de TIC Metodología que permite al alumnado aprender de forma efectiva, a través de actividades de carácter
práctico (demostraciones, simulaciones, etc.) la teoría de un ámbito de conocimiento, mediante la utilización de las tecnologías de la información y las comunicaciones.
Solución de problemas Técnica mediante la que ha de resolverse una situación problemática concreta, a partir de los conocimientos que se han trabajado, que puede tener más de una posible solución.

Atención personalizada
Metodologías
Solución de problemas
Descripción
Se tutelará al alumno en las técnicas de resolución de problemáticas concretas, a partir de los conocimientos que se han trabajado, que puede tener más de una posible solución.

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Prácticas a través de TIC A19 A20 B2 B13 C3 C11 Cada alumno entregará una memoria describiendo los resultados logrados durante las prácticas TIC. 30
Solución de problemas A5 A20 B2 B5 B13 B16 B6 C1 C3 C11 Cada alumno resolverá problemas y ejercicios planteados a lo largo del curso 70
 
Observaciones evaluación

En esta asignatura no se acepta dispensa académica.

Los criterios de avaliación de la segunda oportunidad son los mismos que en la primera.


Fuentes de información
Básica Anderson, J.D. (1995). Computational fluid dynamics. The basics with applications. McGraw-Hill Education
Peiró, J. & Sherwin, S. (2005). Finite Difference, Finite Element and Finite Volume Methods for Partial Differential Equations, in Handbook of Materials Modeling pp 2415-2446. Springer
Lopez Peña, F. (2019). Mecánica de Fluidos (2a Ed.). Universidade da Coruña
Reddy, J.N. (2010). Principles of Continuum Mechanic. Cambridge University Press

Complementária Versteeg, H.K. & Malalasekera, W. (2007). An introduction to Computational Fluid Dynamics (2nd Ed.). Pearson Education Limited


Recomendaciones
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Volúmenes Finitos en CFD/730497222

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Proceso de Simulación CFD/730497223
Simulación de Sistemas Mecánicos y Estructurales/730497224

Otros comentarios

El alumno ha de haber adquirido en sus estudios anteriores unas competencias en mecánica de fluidos, elasticidad y métodos numéricos equivalentes a las que se adquieren en un grado de ingeniería industrial.

Para ayudar a conseguir un entorno inmediato sostenido y cumplir con el objetivo de la acción número 5: “Docencia e investigación saludable y sustentable ambiental y social” del "Plan de Acción Green Campus Ferrol": 

1.- La entrega de los trabajos documentales que se realicen en esta materia:

1.1. Se solicitará en formato virtual y/o soporte informático.

1.2. Se realizará a través de Moodle, en formato digital sin necesidad de imprimirlos

1.3. De realizarse en papel:

- No se emplearán plásticos.

- Se realizarán impresiones a doble cara.

- Se empleará papel reciclado.

- Se evitará la impresión de borradores.

2.- Se debe hacer un uso sostenible de los recursos y la prevención de impactos negativos sobre el medio natural.

3.- Se debe tener en cuenta a importancia de los principios éticos relacionados con los valores de la sostenibilidade en los comportamientos personales y profesionales.

4.- Según se recoge en las distintas normativas de aplicación para la docencia universitaria se deberá incorporar la perspectiva de género en esta materia (se usará lenguaje no sexista, se utilizará bibliografía de autores de ambos sexos, se propiciará la intervención en clase de alumnos y alumnas...).



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