| Grao en Enxeñaría Naval e Oceánica |
 Asignaturas |
| Mecánica de fluidos |
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| Datos Identificativos | 2015/16 | |||||||||||||
| Asignatura | Mecánica de fluidos | Código | 730G05019 | |||||||||||
| Titulación |
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| Descriptores | Ciclo | Periodo | Curso | Tipo | Créditos | |||||||||
| Grado | 2º cuatrimestre |
Segundo | Obligatoria | 6 | ||||||||||
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| Tema | Subtema |
| TEMA 1. Introducción y conceptos básicos | La Mecánica de Fluidos • La Mecánica de Fluidos, objeto y aplicaciones • Relaciones con otras ciencias • Planteamiento y organización del curso Definiciones e hipótesis básicas • Sólidos, líquidos y gases • Los fluidos como medios continuos • Hipótesis del equilibrio termodinámico local. Variables termodinámicas • Magnitudes fluidas. Densidad y velocidad en un punto • Partícula fluida • Clasificación de los tipos principales de flujos: laminar/turbulento, compresible/incompresible, interno/externo, ideal/viscoso. Fuerzas en el seno del fluido considerado como continuo • Fuerzas de volumen y fuerzas másicas. Origen y tratamiento • Fuerzas de superficie. Tensor de esfuerzos • Ecuación de la cantidad de movimiento Fenómenos de transporte • Transmisión de calor por conducción • Difusión de masa • Transporte molecular de cantidad de movimiento |
| TEMA 2. Fluidostática y tensión superficial | Fluidostática I • Ecuación general de la fluidostática • Condiciones que han de cumplir las fuerzas másicas para que el fluido pueda estar en reposo • Principio de Arquímedes generalizado Fluidostática II • La ecuación de la fluidostática en el caso de que las fuerzas másicas deriven de un potencial • Hidrostática • Estabilidad de cuerpos sumergidos y flotantes • Atmósfera estándar • Aplicaciones a la medida de presión Tensión superficial • Efectos de la tensión superficial • Ecuación de Laplace de las entrefases • Forma de la superficie de separación • Línea y ángulo de contacto |
| TEMA 3. Cinemática | Conceptos de cinemática de fluidos • Sistemas de referencia de Lagrange y Euler • Tipos particulares de movimientos fluidos • Trayectoria, traza y senda • Líneas de corriente y superficies de corriente • Líneas, superficies y volúmenes fluidos • Punto de remanso Variación de magnitudes fluidas • Derivada sustancial • Aceleración Movimiento en el entorno de un punto • Velocidades en el entorno de un punto. Tensor gradiente de velocidad • Descomposición e interpretación física del tensor • Vorticidad y circulación • Movimientos irrotacionales. Función potencial • Teorema de Bjerknes-Kelvin Volúmenes fluidos y de control • Derivación de integrales extendidas a volúmenes fluidos • Volumen de control • Teorema del transporte de Reynolds |
| TEMA 4. Dinámica y ecuaciones generales | Conservación de la masa • Los modelos fluidos y las leyes de conservación • Principio de conservación de la masa: Ecuación de continuidad • Formas integral y diferencial de la ecuación • Función de corriente • Simplificación para el caso con movimiento estacionario • Simplificación para el caso de flujo incompresible Conservación de cantidad de movimiento • Ecuación de cantidad de movimiento en forma integral • Ecuación del momento cinético • Ecuación de cantidad de movimiento en forma diferencial • Ecuaciones de Navier-Stokes • Casos con viscosidad constante y viscosidad volumétrica despreciable • Simplificación para el caso de flujo incompresible • Ecuación de la energía mecánica Conservación de la energía • Primera ley de la termodinámica en un volumen de control. Forma integral de la ecuación de la energía • La ecuación de la energía en forma diferencial • Ecuación de la energía interna. Caso de Fluidos de densidad constante • Ecuación de la entropía • La ecuación de la energía en forma integral • Balance energético en una máquina • Ecuación de la energía para máquinas hidráulicas El sistema completo de ecuaciones de Navier-Stokes • Condiciones iniciales y de contorno • Existencia y unicidad de la solución Análisis de casos de movimiento unidireccional de fluidos incompresibles que admiten solución exacta • Simplificación de las ecuaciones • Corriente de Couette • Corriente de Hagen-Poiseuille bidimensional • Corriente de Stokes |
| TEMA 5. Análisis dimensional y semejanza | Análisis dimensional • Objeto y aplicaciones del análisis dimensional • Principio de homogeneidad dimensional o principio de Thompson • Teorema Pi de Buckingham Adimensionalización de las ecuaciones generales • El proceso de adimensionalizar • Algunos parámetros adimensionales importantes: Strouhal; Euler, Mach y Cavitación; Reynolds; Froude; Peclet y Prandtl; Weber Modelos adimensionales • Semejanza física y modelado en Mecánica de Fluidos • Semejanza establecida desde las ecuaciones generales • Condiciones para la semejanza • Semejanza física parcial |
| TEMA 6. Fluidos ideales | Ecuaciones de Euler • Condiciones de flujo ideal • Obtención de las ecuaciones de Euler a partir de las de Navier-Stokes • Condiciones iniciales y de contorno • Discontinuidades y capas límites en fluidos ideales • Movimientos isentrópicos y homentrópicos • Ecuación de Euler-Bemouilli • Ecuación de Bernouilli • Condiciones de remanso • Aplicaciones prácticas de la ecuación de Bernouilli:sonda de Pitot,, efecto Venturi, tubo de Venturi Movimiento estacionario de líquidos en conductos Flujo compresible • Efecto de la compresibilidad en el movimiento • La velocidad del sonido • El cono de Mach • Movimiento estacionario de gases ideales en conductos |
| TEMA 7. Movimiento irrotacional de fluidos incompresibles | Movimiento irrotacional de líquidos • Definición. Condiciones de suficiencia de irrotacionalidad • Ecuaciones del movimiento irrotacional de líquidos • Superposición de soluciones Movimiento bidimensional irrotacional de fluidos incompresibles • Ecuaciones • Potencial complejo • Algunas soluciones elementales Movimiento de líquidos alrededor de cuerpos planos • Algunas soluciones elementales • Paradoja de D’Alambert • Movimientos alrededor de cuerpos planos con circulación • Fuerzas de resistencia y sustentación. Teorema de Kutta-Joukovski • Efecto Magnus |
| TEMA 8. Capa límite | Capa límite • Concepto de capa límite • Ecuaciones de la capa límite bidimensional incompresible • Condiciones de contorno de la capa límite • Espesores de capa límite • Solución de Blasius para la capa limite laminar de placa plana sin gradiente de presión • Efecto de los gradientes de presión. Desprendimiento de la capa límite • Pérdidas locales y resistencia de cuerpos • Capa límite térmica |
| Tema 9. Turbulencia | Características y ecuaciones del movimiento turbulento • Origen y estructura de la turbulencia • Valores medios • Ecuaciones de Reynolds • Transporte turbulento de calor • El problema del cierre Capa límite turbulenta • Estructura de la capa límite turbulenta Movimiento turbulento en conductos • Pérdida de carga por fricción. Diagrama de Moody • Conductos de sección no circular. Diámetro hidráulico • Conductos de sección variable. Pérdidas de carga locales • Sistemas de tuberías • Tuberías acopladas con máquinas hidráulicas |
| Prácticas de Laboratorio | Práctica 1. Determinación de la velocidad de descarga de un depósito Práctica 2. Calibración de un Venturi Práctica 3. Distribución de presiones alrededor de un cilindro Práctica 4.1. Pérdidas de carga en tubo recto Práctica 4.2. Pérdidas de carga en tubo con accesorios Práctica 5. Capa límite en una placa plana |
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