Identifying Data 2022/23
Subject (*) Fluid mechanics Code 730G05019
Study programme
Grao en Enxeñaría Naval e Oceánica
Descriptors Cycle Period Year Type Credits
Graduate 2nd four-month period
Second Obligatory 6
Language
Spanish
Galician
Teaching method Face-to-face
Prerequisites
Department Enxeñaría Naval e Industrial
Coordinador
Lema Rodríguez, Marcos
E-mail
marcos.lema@udc.es
Lecturers
Lema Rodríguez, Marcos
López Peña, Fernando
Prieto Garcia, Abraham
E-mail
marcos.lema@udc.es
fernando.lopez.pena@udc.es
abraham.prieto@udc.es
Web
General description A mecánica de fluídos debe ser considerada como unha materia básica na formación dun enxeñeiro técnico naval. Neste curso o alumno estudará os conceptos fundamentais de cinemática e estática de fluídos, chegará a entender o significado das ecuacións de conservación tanto en forma integral como diferencial, comprenderá a necesidade e aprenderá a simplificar estas ecuacións e estudará o movemento de fluídos, a teoría da capa límite e a turbulencia.

Study programme competencies
Code Study programme competences
A7 Knowledge of the basic concepts of the mechanism of fluids and of its application to the careens of ships and artifacts, and to the machines, equipment and naval systems.
B5 That the students developed those skills of learning necessary to start subsequent studies with a high degree of autonomy
B6 Be able to carrying out a critical analysis, evaluation and synthesis of new and complex ideas.
C4 Recognizing critically the knowledge, the technology and the available information to solve the problems that they must face.

Learning aims
Learning outcomes Study programme competences
Explicar os principios fundamentais que rexen o comportamento dos medios fluídos a partir dos principios básicos de conservación e constitución. A7
B5
B6
C4
Aplicar os métodos e conceptos de cinemática para a descrición de fluxos de fluídos. A7
B5
B6
C4
Resolver problemas sinxelos de fluidoestática. A7
B5
B6
C4
Aplicar as ecuacións da Mecánica de Fluídos aos cálculos de balance de masa, forzas e enerxía. A7
B5
B6
C4
Aplicar as técnicas do análise dimensional á obtención leis de semellanza en experimentación, e para a simplificación das ecuacións en función das características de cada caso. A7
B5
B6
C4

Contents
Topic Sub-topic
Introducción á mecánica de fluidos Introducción
· Obxecto e aplicacións
· Sólidos, líquidos e gases
· Clasificación dos tipos principais de fluxos: laminar/turbulento, compresible/incompresible, interno/externo, ideal/viscoso
· Campos de aplicación da mecánica de fluídos
· Relacións con outras ciencias

Definicións e hipóteses básicas
· Os fluídos como medios continuos
· Hipóteses do equilibrio termodinámico local
· Magnitudes fluídas
· Concepto de partícula fluída

Forzas no seo dun fluído
· Forzas de volume e forzas másicas.
· Forzas de superficie. Tensor de esforzos
Cálculos de tuberías, canales e sistemas de fluidos Fluidos ideais: Ecuacións de Euler e Bernouilli
• Condicións de fluxo ideal
• Obtención das ecuaciones de Euler a partir das de Navier-Stokes
• Condicións iniciais e de contorno
• Movementos isentrópicos e homentrópicos
• Ecuación de Euler-Bemouilli
• Ecuación de Bernouilli
• Magnitudes de remanso
• Aplicacións prácticas da ecuación de Bernouilli:sonda de Pitot, tubo de Venturi, efecto Venturi.

Fluxos externos e capa límite
• Forzas sobre corpos no seo de fluídos
• Forza de resistencia: Resistencia de presión e fricción, concepto de corpo fuselado.
• Conceptos básicos de capa límite
• Corpos romos e fuselados. Desprendemento de capa límite. Paradoxa de d’Alembert.

Fluxos internos: Perdas de carga
• Fluxos en conductos
• Perdas de carga: Ecuación de Bernouilli xeneralizada
• Coeficiente de fricción. Diagrama de Moody
• Perdas de carga locais. Coeficientes K de varias singularidades.
• Redes de tubería en serie e paralelo
Aplicación al campo de la ingeniería Fluidostática I
• Ecuación xeral da fluidostática
• Condicións que han de cumprir as forzas másicas para que o fluído poida estar en repouso.
• Ecuación da fluidostática no caso de que as forzas másicas deriven dun potencial

Fluidostática II
• Hidrostática. Aplicacións (principio de Pascal, manómetros...)
• Forzas hidrostáticas sobre superficies sólidas
• Principio de Arquímedes
• Estabilidade de corpos mergullados e flotantes
• Movemento de corpo ríxido

Cinemática
• Sistemas de referencia de Lagrange e Euler
• Tipos particulares de movementos fluídos
• Representación e visualización de fluxos: sendas, traxectorias, trazas, liñas fluídas e liñas de corrente
• Concepto de derivada substancial
• Vector aceleración dunha particula fluída
• Tensor gradiente de velocidade
• Descomposición e interpretación física do tensor
• Vorticidad
• Teorema do transporte de Reynolds

Ecuacións fundamentais

Conservación da masa
• Os modelos fluídos e as leis de conservación
• Principio de conservación da masa: Ecuación de continuidade en forma integral
• Simplificación para o caso con movemento estacionario e/ou incompresible

Conservación de cantidade de movemento
• Forzas no seo dun fluído
• Ecuación de cantidade de movemento en forma integral
• Elección do volume de control

Conservación da enerxía
• Primeira lei da termodinámica nun volume de control
• A ecuación da enerxía en forma integral
• Balance de enerxía en presenza de máquinas hidráulicas

Análise dimensional
• Obxecto e aplicacións da análise dimensional
• Principio de homoxeneidade dimensional
• Teorema Pi de Buckingham
• Os parámetros adimensionais importantes en mecánica de fluídos: Strouhal, Euler, Mach e cavitación, Reynolds, Froude, Prandtl

Modelos adimensionais
• Semellanza física e modelado en Mecánica de Fluídos
• Condicións para a semellanza
• Semellanza física parcial

Prácticas de Laboratorio
• Práctica 1. Calibración dun Venturi
• Práctica 2. Distribución de presións ao redor dun cilindro
• Práctica 3. Perdas de carga
• Práctica 4. Capa límite nunha placa plana

Planning
Methodologies / tests Competencies Ordinary class hours Student’s personal work hours Total hours
Guest lecture / keynote speech A7 B5 B6 C4 24 36 60
Laboratory practice A7 B5 C4 5 15 20
Mixed objective/subjective test A7 B6 C4 0 4 4
Supervised projects A7 B5 C4 1 4 5
Problem solving A7 B5 C4 21 38 59
 
Personalized attention 2 0 2
 
(*)The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Methodologies
Methodologies Description
Guest lecture / keynote speech Actividade no aula que serve para establecer os conceptos fundamentais da materia. Consiste na exposición oral complementada co uso de medios audiovisuales e a introdución dalgunhas preguntas dirixidas aos estudantes, co fin de transmitir coñecementos e facilitar a aprendizaxe.
Laboratory practice Desenrolo de prácticas no laboratorio de mecánica de fluídos. Os alumnos obterán datos experimentais dos valores de distintas magnitudes fluidodinámicas nos distintos bancos e equipos do laboratorio. Posteriormente deberán facer un tratamento dos datos que lles permita ter un coñecemento preciso dos fenómenos estudados.
Mixed objective/subjective test Realizaranse dúas probas de avaliación, unha a mediados e outra ao final de curso. Consistirán nunha proba escrita na que haberá que responder a diferentes tipos de preguntas tanto teóricas como resolver problemas curtos e longos.
Supervised projects Metodoloxía deseñada para promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor e en escenarios variados (académicos e profesionais). Está referida prioritariamente ao aprendizaxe do “cómo 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.
Problem solving O profesor explicará o método e a forma que se ha de seguir na resolución de distintos tipos de problemas. Os problemas serán exercicios de aplicación das distintas partes que conforman a materia. En cada parte comezarase con exercicios simples que se irán facendo mais complexos co fin de adaptalos o mais posible a casos reais. O alumno disporá dunha colección de problemas que poderá resolver por si mesmo.

Personalized attention
Methodologies
Problem solving
Laboratory practice
Description
A atención personalizada en titorías é importante para o seguimento do alumnado e a resolución das dificultades que poidan atopar na aprendizaxe dos conceptos das sesión maxistrais, na resolución dos problemas, e da realización das memorias e follas de cálculo das prácticas de laboratorio.

AS prácticas de laboratorio realizaranse en parellas, dentro de grupos reducidos. Isto permite aos docentes prestar unha atención personalizada no laboratorio. En cada momento, cada parella está a realizar unha práctica diferente, e as parellas van rotando ao longo da sesión.

Ao alumnado con recoñecemento de dedicación a tempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia poderáselle adaptar os horarios de titorías e prácticas de laboratorio para facelos compatibles coas súas circunstancias laborais e persoais.

Assessment
Methodologies Competencies Description Qualification
Laboratory practice A7 B5 C4 As asistencia as practícas de laboratorio é obligatoria. Deberá realizarse tamén unha memoria de prácticas cuxa nota mínima será de 5 sobre 10 para estar aprobada.

Os alumnos que realicen e superen as prácticas nun mesmo ano académico, e no caso de non aprobar a asignatura, non terán que repetir as prácticas nos tres seguintes cursos. En ningún caso evaluaranse memorias de prácticas realizadas en cursos precedentes.
15
Mixed objective/subjective test A7 B6 C4 Realizarase unha proba á metade do curso e outra ao final. Cada unha das dúas probas terá unha parte de problemas e outra de teoría que constará non só de preguntas de conceptos teóricos senón tamén de exercicios simples de aplicación dos conceptos teóricos desenvolvidos en clase. Esta parte terá un peso do 50% da nota da proba. A parte de problemas terá un peso do 50%.

Se na primeira proba a nota é superior a 4/10 e as notas das partes de teoría e problemas da mesma son superiores a 3/10 poderase liberar o bloque un para o exame final. Esta liberación poderase estender ata o exame final de xullo do mesmo ano se o alumno se presentase ao exame de xuño.

Para aprobar a signatura é necesario obter polo menos un 5/10 de nota media, un 4/10 na proba mixta e polo menos un 3/10 na nota media da parte de problemas e na parte de teoría.
70
Supervised projects A7 B5 C4 Realizaranse algúns exercicios tutelados avaliados que supoñerán un 15% da nota final. 15
 
Assessment comments

A segunda proba mixta farase coincidir co exame final no que os alumnos que non teñan liberada a parte correspondente á primeira proba mixta examinarasen de toda a materia. 

Aquelas alumnas e alumnos con dispensa académica deberán realizar as prácticas de laboratorio e poderán voluntariamente resolver problemas facilitados polas/os docentes da materia cuxa solución será discutida en tutorías, e que poderá formar parte da avaliación final. As datas da realización das prácticas e da entrega das memorias correspondentes poderán ser acordadas cos/as docentes da materia.

Aqueles alumnos que se presenten á convocatoria adiantada, teñen que cumprir os mesmos requisitos esixidos nas convocatorias ordinarias para superar a materia: realización obrigatoria das prácticas de laboratorio cunha avaliación mínima de 5/10 na memoria, nota mínima de 3/10 nas partes de teoría e problemas da proba mixta, nota mínima de 4/10 na proba mixta e nota final igual ou superior a 5/10. Nesta convocatoria a proba mixta terá un peso do 70% e a nota das prácticas de laboratorio do 30%.

Os criterios de avaliación para a segunda oportunidade son os mesmos que para a primeira oportunidade.


Sources of information
Basic Crespo Martínez, Antonio (2006). Mecánica de fluidos. Thomson
López Peña, Fernando (). Mecánica de fluidos. Universidade da Coruña. Servizo de Publicacións, ed.
White, Frank (2008). Mecánica de fluidos. McGraw-Hill Interamericana de España

Complementary


Recommendations
Subjects that it is recommended to have taken before
Mathematics 1/730G05001
Physics 1/730G05002
Mathematics 2/730G05005
Physics 2/730G05006
Differential equations/730G05011
Mechanics/730G05018
Thermodynamics/730G05015

Subjects that are recommended to be taken simultaneously

Subjects that continue the syllabus
Heat transfer/730G05022
Naval hydrodynamics/730G05023
Marine propulsion systems 1/730G05027
Ship auxiliary systems 1/730G05028
Hydraulic and Pneumatic Systems/730G05029
Marine propulsion systems 2/730G05034
Ship auxiliary systems 2/730G05035
Marine energy resources/730G05040
Hydrostatic and stability/730G05020

Other comments

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

  1. Taballarase para identificar e modificar prexuicios e actitudes sexistas, e influirase na contorna para modificalos e fomentar valores de respecto e igualdade.
  2. Facilitarase a plena integración do alumnado que por razón físicas, sensoriais, psíquicas ou socioculturais, experimenten dificultades a un acceso axeitado, igualitario e proveitoso á vida universitaria.
  3. A entrega dos traballos documentais que se realicen nesta materia:
  • Solicitaranse en formato virtual e/ou soporte informático
  • Realizarase a través de Moodle, en formato dixital sen necesidade de imprimilos  
  • En caso de ser necesario realizalos en papel:
    • Non se empregarán plásticos
    • Realizaranse impresións a dobre cara
    • Empregarase papel reciclado
    • Evitarase a impresión de borradores





(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.