Datos Identificativos 2022/23
Asignatura (*) Proceso de Simulación CFD Código 730497223
Titulación
Mestrado Universitario en Enxeñaría Industrial (plan 2018)
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 2º cuadrimestre
Segundo Optativa 3
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Naval e Industrial
Coordinación
Lema Rodríguez, Marcos
Correo electrónico
marcos.lema@udc.es
Profesorado
Gosset , Anne Marie Elisabeth
Lema Rodríguez, Marcos
Correo electrónico
anne.gosset@udc.es
marcos.lema@udc.es
Web
Descrición xeral Esta materia céntrase no desenvolvemento completo dun proceso de simulación CFD e a metodoloxía para seguir. Salientarase sobre as aproximacións e as limitacións do método para que o alumno teña unha visión crítica do que pode alcanzar coas ferramentas CFD. Prestarase especial atención aos modelos máis utilizados en CFD (turbulencia e capa limite).

Competencias do título
Código Competencias do título
A4 ETI4 - Capacidade para a análise e o deseño de procesos químicos.
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.
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.
B1 CB6 - Posuír e comprender coñecementos que acheguen unha base ou oportunidade de ser orixinais no desenvolvemento e/ou aplicación de ideas, a miúdo nun contexto de investigación.
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.
B4 CB9 - Que os estudantes saiban comunicar as súas conclusións -e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan- a públicos especializados e profanos dun modo claro e sen ambigüidades.
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.
B7 G2 - Proxectar, calcular e deseñar produtos, procesos, instalacións e plantas.
B13 G8 - Aplicar os coñecementos adquiridos e resolver problemas en contornas novas ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos e multidisciplinares.
B15 G10 - Saber comunicar as conclusións –e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan– a públicos especializados e non especializados dun modo claro e sen ambigüidades.
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.
C5 ABET (e) - An ability to identify, formulate, and solve engineering problems.
C7 ABET (g) - An ability to communicate effectively.
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
Ser capaz de levar a cabo unha simulación de dinámica de fluídos, desde a etapa de pre-procesado á de post-procesado. AP4
AP5
AP20
BP1
BP2
BP4
BP6
BP7
BP13
BP16
CP1
CP5
CP8
CP9
CP11
Saber xustificar as aproximacións adecuadas cando un enfróntase a un problema de ámbito industrial. BP1
BP2
BP4
BP6
BP7
BP13
BP15
BP16
CP1
CP3
CP5
CP7
CP8
CP11
Dominar os modelos de turbulencia e de capa límite e elixir o máis adecuado en cada caso AP4
AP5
AP20
BP1
BP2
BP4
BP6
BP7
BP13
BP16
CP1
CP5
CP11
Saber analizar de forma crítica os resultados das simulacións. AP4
AP5
AP20
BP1
BP2
BP4
BP5
BP6
BP7
BP13
BP15
BP16
CP1
CP3
CP5
CP7
CP8
CP11
Saber analizar de forma crítica os resultados das simulacións. AP4
AP5
AP20
BP1
BP2
BP4
BP5
BP6
BP7
BP13
BP15
BP16
CP1
CP3
CP5
CP8
CP11
Saber manexar un código CFD comercial e utilizalo para un problema orixinal. AP5
BP1
BP2
BP4
BP6
BP7
BP13
BP15
BP16
CP1
CP3
CP5
CP11

Contidos
Temas Subtemas
Introdución á CFD


A dinámica de fluídos
A CFD
Historia da computación en CFD
Tema 1. Desenvolvemento dunha simulación CFD. Aproximacións e modelos Identificación das aproximacións e modelos adecuados nunha simulación CFD
Exemplos de aplicación.
1. Capa límite sobre placa plana
2. Fluxo contorna a un cilindro
3. Disipador de calor
Tema 2. Desenvolvemento dunha simulación CFD. Etapa de pre-procesado 1. Xeración da malla
2. Condicións de contorno
3. Condicións inciales
4. Prácticas con OpenFOAM
Tema 3. Desenvolvemento dunha simulación CFD. Etapa de procesado 1. Parámetros de cálculo
2. Fluxos estacionarios e transitorios: control de tempos e solución
3. Monitoraxe da converxencia
- Resíduos
- Monitoraxe da solución.
4. Resolución de casos con OpenFOAM
Tema 4. Desenvolvemento dunha simulación CFD. Etapa de post-procesado 1. Post-procesado con ParaView
2. Utilidades en OpenFOAM
3. Verificación e validación dos resultados
5. Prácticas con OpenFOAM
Tema 5. Modelización da turbulencia e da capa límite 1. Introdución á turbulencia
2. A capa límite e a súa modelización en CFD
3. Modelización da turbulencia en CFD
4. Estratexias para o tratamento de parede en CFD
5. Prácticas con OpenFOAM
Tema 6. Física avanzada en CFD 1. Fluxos multifásicos.
2. Mallas móbiles
3. Resolución de casos con OpenFOAM
Tema 7. CFD con código comercial 1. Introdución a StarCCM+
2. Fluxo de traballo
Prácticas con StarCCM+
Proxecto CFD individual Cada alumno escollerá un caso dentro dunha lista proposta a principios do cuadrimestre polo profesor da materia.

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Prácticas a través de TIC A4 A5 A20 B1 B2 B4 B13 B16 B7 B6 C1 C5 C9 C11 4 14 18
Traballos tutelados A4 A5 A20 B2 B4 B5 B13 B15 B16 B7 B6 C3 C5 C7 C8 C11 5 14 19
Sesión maxistral B1 B13 B16 B6 C1 C5 C8 C9 C11 12 24 36
 
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
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.
Traballos tutelados Metodoloxía deseñada para promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor e en escenarios variados (académicos e profesionais). Está referida prioritariamente á aprendizaxe do "como facer as cousas". Constitúe unha opción baseada na asunción polos estudantes da responsabilidade pola súa propia aprendizaxe. Este sistema de ensino baséase en dous elementos básicos: a aprendizaxe independente dos estudantes e o seguimento desa aprendizaxe polo profesor titor.
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.

Atención personalizada
Metodoloxías
Traballos tutelados
Prácticas a través de TIC
Descrición
As prácticas consisten na familiarización co código CFD OpenFoam de código aberto e a realización de titoriais básicos incluíndo: xeración de malla, parametrización do solver e post-procesado dos resultados. Esta actividade levará a cabo baixo a dirección do profesor, que resolverá todas as dificultades coas que os estudantes se atopen.

O traballo tutelado consiste na resolución dun caso práctico con OpenFoam. Empezarase na aula co apoio do profesor para resolver un máximo de dúbidas e o alumno finalizarao de forma autónoma.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Traballos tutelados A4 A5 A20 B2 B4 B5 B13 B15 B16 B7 B6 C3 C5 C7 C8 C11 Avaliación dunha memoria.
Avaliación da presentación dos alumnos diante dos seus compañeiros.
70
Prácticas a través de TIC A4 A5 A20 B1 B2 B4 B13 B16 B7 B6 C1 C5 C9 C11 Exercicios de simulación con Star-CCM+ 30
 
Observacións avaliación
Traballo autónomo individual. Será necesario entregar os materiais (documento e presentación) en tempo e forma. Ademais, requirirá a exposición oral pública, empregando para iso a presentación entregada. Terase en conta para a avaliación desta actividade a memoria e a presentación entregada así como as contestacións ás preguntas do profesor durante a presentación obrigatoria. A non realización da presentación supoñerá unha nota de cero. 

 Criterios xerais de avaliación: 
 * Claridade, extensión e calidade da memoria do traballo.
 * Claridade e calidade da exposición oral do traballo. 
 * Dominio do tema e adecuación das contestacións do alumno ás preguntas do profesor na sesión de exposición.

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 H K Versteeg, W. Malalasekera (2007). An introduction to Computational Fluid Dynamics. Pearson. Prentice Hall
C.J. Greenshields, H. Weller (2022). Notes on Computational Fluid Dynamics: General Principles. CFD Direct
C J Greenshields (2018). OpenFoam User guide. Version 6. The OpenFoam Foundation

Bibliografía complementaria


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Métodos Computacionales para os Medios Continuos/730497221
Volumes Finitos en CFD/730497222

Materias que se recomenda cursar simultaneamente
Simulación de Sistemas Mecánicos e Estruturais/730497224

Materias que continúan o temario

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