Identifying Data 2017/18
Subject (*) Fluid Mechanics Code 770G01016
Study programme
Grao en Enxeñaría Electrónica Industrial e Automática
Descriptors Cycle Period Year Type Credits
Graduate 2nd four-month period
Second Obligatoria 6
Language
Spanish
Galician
Teaching method Face-to-face
Prerequisites
Department Enxeñaría Naval e Industrial
Coordinador
Gosset , Anne Marie Elisabeth
E-mail
anne.gosset@udc.es
Lecturers
Gosset , Anne Marie Elisabeth
Lema Rodríguez, Marcos
Prieto Garcia, Abraham
E-mail
anne.gosset@udc.es
marcos.lema@udc.es
abraham.prieto@udc.es
Web
General description Neste curso o alumno estudará os conceptos fundamentais de cinemática e estática de fluídos, chegará a entender a formulación e o significado das ecuacións de Navier-Stokes en forma integral e aprenderá a aplicar estas ecuacións de conservación a aplicacións prácticas. Mediante o método de análise dimensional, entenderá como simplificar estas ecuacións e deseñar experimentos a escala. Finalmente estudará fluxos de interese tecnolóxico como os fluxos externos en aerodinámica e os fluxos en condutos para o deseño de redes de canalizacións sen e con máquinas hidráulicas.

Study programme competencies
Code Study programme competences

Learning aims
Learning outcomes Study programme competences
Recoñece un fluído como un sistema que cumpre as leis da física. A13
B4
B6
Saber representar un fluído a partir da teoría de campos (velocidades, presión). A13
B1
Aplicar as leis de conservación: masa, cantidade de movemento e enerxía a un fluído. A13
B1
B4
B5
C3
Deseñar experimentos de laboratorio e saber trasladar os resultados á escala real coas correccións correspondentes. A4
A5
A13
B1
B5
B7
Coñecer as características dos principais fluxos de interese en enxeñaría. A4
A5
A13
B1
B5
B6
C1
C7
Coñecer os principios de funcionamento e a operación dos instrumentos básicos para medir presión, caudal, velocidade e viscosidade. A4
A13
B5
Coñecer os principios para o dimensionado e cálculo de instalacións de bombeo e ventilación e redes de distribución de fluídos. A4
A5
A13
B1
C3
Coñecer fundamentos de oleohidráulica e neumática. A13
B1
B4

Contents
Topic Sub-topic
TEMA 1. Introducción e conceptos básicos . A Mecánica de Fluídos, 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
. Fluídos como medios continuos
. Magnitudes fluídas
TEMA 2. Leis de conservación da mecánica de fluídos 2.1 Fluidostática
. A presión
. Ecuación xeral da fluidostática
. Aplicacións da fluidostática: Principio de Pascal, manómetros, barómetros
. Forzas hidrostáticas sobre superficies sólidas
. Principio de Arquímedes
. Movemento de corpo ríxido

2.2 Conservación da masa.
. Os modelos fluídos e as leis de conservación
. Principio de conservación da masa: Ecuación de continuidade
. Forma integral da ecuación de continuidade
. Simplificación para o caso con movemento estacionario

2.3 Conservación da enerxía.
. Enerxía mecánica
. Primeira lei da termodinámica
. Ecuación da enerxía en forma integral
. Simplificación para o caso con movemento estacionario

2.4 Ecuación de conservación da cantidade de movemento
. Leis de Newton
. Forzas no seo dun fluído: Forzas másicas e de superficie
. Tensor de esforzos
. Conservación da cantidade de movemento
. Ecuación en forma integral
. Elección dun volume de control
TEMA 3. Conceptos básicos de cinemática de fluídos . Sistemas de referencia. Velocidade. Puntos de vista de Lagrange e Euler
. Movementos estacionarios e uniformes
. Representación e visualización de fluxos: senllas, traxectorias, trazas, liñas fluídas e liñas de corrente
. Teorema do transporte de Reynolds
. Vorticidade
TEMA 4.Conceptos de análises dimensional e a súa aplicación á mecánica de fluídos . Principio de homoxeneidade dimensional
. Teorema de Buckingham
. Exemplo de aplicación do teorema
. Números adimensionais en mecánica de fluídos
. Aplicación á planificación de experimentos con modelos a escala: a semellanza dinámica
TEMA 5. Conceptos de capa límite e turbulencia • Regimen laminar/turbulento en fluxos
• Concepto de capa límite
• Coeficiente de fricción en turbulento
TEMA 6. Fluxos unidireccionales e en condutos 6.1 Fluídos ideais
. Ecuación de Bernouilli
. Condicións de aplicación
. Magnitudes de remanso. Presión estática, dinámica e total.

6.2 Fluídos reales
• 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
• Instalacións con máquinas hidráulicas
TEMA 7. Aplicacións a problemas de interese en enxeñaría 7.1 Fluxos internos
Aplicacións prácticas da ecuación de Bernouilli:sonda de Pitot, tubo de Venturi, efecto Venturi, drenado de tanques, sifóns.

7.2 Fluxos externos: Aerodinámica incompresible
. Fluxos externos
. Forzas sobre corpos no seo de fluídos
. Forza de arrastre: Arrastre de presión e fricción, concepto de corpo fusado.
. Forza de sustentación:generación, turbillóns de punta de á, efecto Magnus.

Planning
Methodologies / tests Competencies Ordinary class hours Student’s personal work hours Total hours
Guest lecture / keynote speech A4 A13 B4 B6 21.5 36 57.5
Laboratory practice A5 B1 B4 B5 B7 C1 C3 C7 8 16 24
Mixed objective/subjective test A4 A13 B1 B5 C1 3 0 3
Supervised projects B1 B4 B5 B7 C1 C7 2 0 2
Problem solving B1 B5 B7 C1 20.5 41 61.5
 
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 presencial na aula que serve para establecer os conceptos fundamentais da materia. Consiste na exposición oral complementada co uso de medios audiovisuais e a introdución dalgunhas preguntas dirixidas aos estudantes, co fin de transmitir coñecementos e facilitar a aprendizaxe.
Laboratory practice Desenvolvemento de prácticas no laboratorio de mecánica de fluídos: Os alumnos experimentarán en grupos de traballo en distintos bancos e equipos do laboratorio. E a continuación, e a nivel individual, deberán desenvolver unha análise e estudo dos coñecementos e fenómenos estudados para a súa posterior avaliación.
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 e resolver problemas.
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 dispoñerá dunha colección de problemas que poderá resolver por el mesmo.

Personalized attention
Methodologies
Laboratory practice
Supervised projects
Description
As prácticas de laboratorio desenvólvense en grupos de traballo. O obxectivo é estimular o traballo en equipo se ben a presentación e avaliación de resultados é individual.

Os traballos tutelados durante as horas de clase permiten realizar un seguimento continuo do proceso de aprendizaxe dos alumnos na materia.

Assessment
Methodologies Competencies Description Qualification
Mixed objective/subjective test A4 A13 B1 B5 C1 Realizarase unha proba a 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 desenvolvemento teórico 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 a nota da primeira proba é superior a 4/10 e as notas das partes de teoría e problemas son superiores a 3/10 poderase liberar a primeira parte da materia para o exame final e ponderaranse ambas as dúas probas ao 50%. Esta liberación poderase estender ata o exame final de xullo do mesmo ano se o alumno se presenta ao exame de xuño.

Para aprobar a materia é necesario obter polo menos un 5/10 na proba mixta e polo menos un 3/10 na nota media da parte de problemas e na parte de teoría.
70
Laboratory practice A5 B1 B4 B5 B7 C1 C3 C7 As realización das prácticas de laboratorio é obrigatoria e terán lugar no laboratorio de mecánica de fluidos da EPS, no campus de Esteiro. A avaliación destas pondera un 20% da nota final, e só estarán superadas cunha nota maior ou igual que 5.

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 dous sguintes cursos. En ningún caso evaluaranse memorias de prácticas realizadas en cursos precedentes.
20
Supervised projects B1 B4 B5 B7 C1 C7 Realizaranse algúns exercicios tutelados avaliados que supoñerán un 10% da nota final. 10
 
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 se examinarán de toda a materia


Sources of information
Basic R. W. Fox, A. T. McDonald (1995). Introducción a la mecánica de fluidos. McGraw Hill
F. M. White (1979). Mecánica de fluidos. McGraw Hill
A. Crespo (2002). Mecánica de fluidos. Sección de publicaciones ETSII
F. López Peña (2004). Mecánica de fluidos. Servizo de publicacións UDC
V. L. Streeter, E. B. Wylie (1988). Mecánica de los fluidos. McGraw Hill

Complementary


Recommendations
Subjects that it is recommended to have taken before
Calculus/770G01001
Physics I/770G01003
Linear Algebra/770G01006
Physics II/770G01007
Differential Equations/770G01011
Thermodynamics/770G01012

Subjects that are recommended to be taken simultaneously

Subjects that continue the syllabus
Renewable Energies/770G01031

Other comments


(*)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.