Datos Identificativos 2022/23
Asignatura (*) Métodos Computacionales para os Medios Continuos Código 730497221
Titulación
Mestrado Universitario en Enxeñaría Industrial (plan 2018)
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 1º cuadrimestre
Segundo Optativa 3
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Naval e Industrial
Coordinación
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
Descrición xeral 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.

Competencias do título
Código Competencias do título
A3 ETI3 - Capacidade para o deseño e ensaio de máquinas.
A5 ETI5 - Coñecementos e capacidades para o deseño e a análise de máquinas e motores térmicos, máquinas hidráulicas e instalacións de calor e frío industrial.
A19 EI3 - Coñecementos e capacidades para o cálculo e deseño de estruturas.
A20 EI4 - Coñecemento e capacidades para o proxectar e deseñar instalacións eléctricas e de fluídos, iluminación, climatización e ventilación, aforro e eficiencia enerxética, acústica, comunicacións, domótica e edificios intelixentes e instalacións de seguridade.
B2 CB7 - Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en ámbitos novos ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo.
B5 CB10 - Que os estudantes posúan as habilidades de aprendizaxe que lles permitan continuar estudando dun modo que terá que ser en boa medida autodirixido ou autónomo.
B6 G1 - Ter coñecementos adecuados dos aspectos científicos e tecnolóxicos na Enxeñería Industrial.
B13 G8 - Aplicar os coñecementos adquiridos e resolver problemas en contornas novas ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos e multidisciplinares.
B16 G11 - Posuír as habilidades de aprendizaxe que permitan continuar estudando dun modo autodirigido ou 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 aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Dominar as leis de conservación dos medios continuos AP19
AP20
BP2
BP5
BP13
CP1
CP11
Comprender as ecuacións constitutivas que diferencian o comportamento dos fluídos e sólidos deformables AP3
AP19
AP20
BP6
BP16
CP1
CP3
Comprender as leis de conservación da dinámica de fluidos e da mecánica de sólidos elásticos AP19
AP20
BP13
CP1
Entender os fundamentos e conceptos da discretización das ecuacións AP5
AP19
BP2
CP1
CP8
CP9
Diferenciar a filosofía detrás dos métodos de diferenzas, elementos e volumes finitos AP3
AP5
AP19
AP20
BP13
CP1
CP3
CP11

Contidos
Temas Subtemas
Introducción Fundamentos, conceptos básicos, ferramentas e aplicacións da mecánica de medios continuos
Tema 1. Leis de conservación en medios continuos 1. Forzas no seo dun medio continuo
2. Forzas de superficie: tensor de esforzos.
3. Cinemática
4. Principios de conservación aplicados a medios continuos
Tema 2. Modelos constitutivos para sólidos elásticos. Ecuacións da elasticidade 1. Comportamento elástico de sólidos
2. Ecuacións constitutivas da elasticidade
3. Formulación xeral do problema elástico
4. Pincipios xerais na solución do problema elástico
5. Deformacións e esforzos de orixe térmica
Tema 3. Modelos constitutivos para fluídos. Leis da dinámica de fluídos 1. Ecuacións de conservación da dinámica de fluídos en forma diferencial
2. Ecuación de conservación da masa
3. Ecuación de conservación de cantidade de movemento
4. Ecuación de conservación da enerxía
5. O sistema completo de ecuacións de Navier- Stokes. Condicións iniciais e de contorno.
6. Movementos turbulentos
Tema 4. Discretización das ecuacións. Filosofía dos métodos de diferenzas finitas, elementos finitos e volumes finitos. 1. O paso ao espazo discreto
2. Estrutura da malla
3. Discretización das ecuacións de derivadas parciais
4. Modelos de discretización por diferenzas finitas, elementos finitos e volumes finitos. Adecuación aos diferentes campos da enxeñería.
5. Propiedades dos modelos: consistencia, estabilidade, converxencia, e conservación.
6. Erros de discretización
Tema 5. Método de diferenzas fínitas 1. Bases do método de diferenzas fínitas
2. Aplicación á resolución dun problema de condución de calor transitoria. Programación con Matlab
3. Aplicación ao cálculo da advección dun pulso nun medio continuo. Programación con Matlab
Tema 6. Método de elementos fínitos 1. Bases do método de elementos fínitos
2. Método de Galerkin. Aplicación á ecuación de difusión estacionaria en 1D.
3. Aplicación á resolución da ecuación de condución de calor. Programación con Matlab.

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral 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
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Exposición oral complementada co uso de medios audiovisuais e a introdución dalgunhas preguntas dirixidas aos estudantes, coa finalidade de transmitir coñecementos e facilitar a aprendizaxe.
Prácticas a través de TIC Metodoloxía que permite ao alumnado aprender de forma efectiva, a través de actividades de carácter
práctico (demostracións, simulacións, etc.) a teoría dun ámbito de coñecemento, mediante a utilización das tecnoloxías da información e as comunicacións.
Solución de problemas Técnica mediante a que ha de resolverse unha situación problemática concreta, a partir dos coñecementos que se traballaron, que pode ter máis dunha posible solución

Atención personalizada
Metodoloxías
Solución de problemas
Descrición
Tutelarase ao alumno nas técnicas de resolución de problemáticas concretas, a partir dos coñecementos que se traballaron, que pode ter máis dunha posible solución.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
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 e exercicios expostos ao longo do curso 70
 
Observacións avaliación

Nesta asignatura non se acepta dispensa académica.

Se un alumno non supera a materia na primeira oportunidade, na segunda oportunidade e na convocatoria adiantada unicamente poderá entregar a revisión e mellora daqueles traballos entregados e cualificados como non aptos previamente. 


Fontes de información
Bibliografía 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

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


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente

Materias que se recomenda cursar simultaneamente
Volumes Finitos en CFD/730497222

Materias que continúan o temario
Proceso de Simulación CFD/730497223
Simulación de Sistemas Mecánicos e Estruturais/730497224

Observacións
O alumno ha de adquirir nos seus estudos anteriores unhas competencias en mecánica de fluídos, elasticidade e métodos numéricos equivalentes ás que se adquiren nun grao de enxeñería industrial.

Para axudar a conseguir unha contorna inmediata sostida e cumprir co obxectivo da acción número 5: “Docencia e investigación saudable e sustentable ambiental e social” do "Plan de Acción Green Campus Ferrol":

1.- A entrega dos traballos documentais que se realicen nesta materia:
1.1. Solicitarase en formato virtual e/ou soporte informático.
1.2. Realizarase a través de Moodle, en formato dixital sen necesidade de imprimilos

1.3. De se realizar en papel:

- Non se empregarán plásticos.
- Realizaranse impresións a dobre cara. - Empregarase papel reciclado.
- Evitarase a impresión de borradores.

2.- Débese facer un uso sostible dos recursos e a prevención de impactos negativos sobre o medio natural.
3.- Débese ter en conta a importancia dos principios éticos relacionados cos valores da sostenibilidade nos comportamentos persoais e profesionais.

4.- Segundo se recolle nas distintas normativas de aplicación para a docencia universitaria deberase incorporar a perspectiva de xénero nesta materia (usarase linguaxe non sexista, utilizarase bibliografía de autores de ambos os sexos, propiciarase a intervención en clase de alumnos e alumnas...).



(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías