DADES IDENTIFICATIVES 2023_24
Assignatura (*) FÍSICA DE FLUIDS Codi 17274114
Ensenyament
Grau en Enginyeria Matemàtica i Física (2021)
Cicle 1r
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període Horaris i dates d'examen
6 Obligatòria Tercer 1Q
Modalitat i llengua d'impartició
Departament Enginyeria Mecànica
Coordinador/a
SALUEÑA PÉREZ, CLARA
Adreça electrònica clara.saluena@urv.cat
Professors/es
SALUEÑA PÉREZ, CLARA
Web
Descripció general i informació rellevant

Descripció general

Aquest curs proporciona una comprensió dels principis bàsics que regeixen el comportament dels fluids i té aplicacions importants en el món real. El curs cobreix temes essencials com l'estàtica, la cinemàtica i la dinàmica de fluids, que són crucials per entendre com es comporten els fluids en diverses condicions.

La mecànica de fluids és fonamental en indústries com l'aeroespacial, l'automoció, l'enginyeria civil i l'enginyeria ambiental. És essencial per dissenyar sistemes eficients de transport de fluids, optimitzar el consum d'energia, predir fenòmens naturals com els patrons meteorològics i abordar les preocupacions ambientals com la contaminació de l'aire i l'aigua. Entenent la mecànica de fluids, els investigadors i professionals poden desenvolupar models i solucions innovadores als reptes del món actual.


Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
 CE2 Establir connexions entre conceptes, eines i problemes relacionats de les matemàtiques, la física i l'enginyeria.
 CE3 Utilitzar raonaments deductius i inductius per demostrar teoremes matemàtics i desenvolupar models físics de manera rigorosa.
 CE6 Formular hipòtesis sobre problemes de l'enginyeria i analitzar aquests problemes críticament utilitzant el mètode científic.
 CE10 Resoldre problemes de mecànica, termodinàmica, fluids, ones, electromagnetisme i física quàntica, i la seva aplicació a problemes d'enginyeria.
Tipus B Codi Competències Transversals
 CT2 Gestionar la informació i el coneixement mitjançant l'ús eficient de les TIC.
 CT4 Treballar de forma autònoma i en equip amb responsabilitat i iniciativa.
Tipus C Codi Competències Nuclears

Resultats d'aprenentage
Tipus A Codi Resultats d'aprenentatge
 CE2 Distingeix el tensor d'esforços d'un fluid en equilibri, i coneix l'equació fonamental de la hidrostàtica i la seva forma diferencial i integral
Distingeix i integra les equacions de les línies de corrent i trajectòria de les partícules fluides
Coneix les característiques del díode i els seus models circuitals
 CE3 Distingeix el tensor d'esforços d'un fluid en equilibri, i coneix l'equació fonamental de la hidrostàtica i la seva forma diferencial i integral
Distingeix i integra les equacions de les línies de corrent i trajectòria de les partícules fluides
Aplica la derivada material i calcula el camp d'acceleració; obté el camp de vorticitat i enuncia el teorema de Kelvin
Coneix i aplica la condició de flux incompressible i calcula i representa la funció de corrent a partir d'un camp de velocitat
Resol problemes clàssics i d'interès pràctic i industrial de mecànica de fluids, analíticament i numèricament (Fluent o OpenFoam)
Calcula numèricament l'arrossegament i la sustentació en el flux al voltant d'un cilindre (Fluent o OpenFoam)
Distingeix els règims de flux al voltant d'objectes i coneix la solució de Stokes per al flux al voltant d'una esfera i la seva importància en problemes d'interès pràctic i industrial
Coneix les equacions de capa límit i les Integra numèricament (MATLAB) en el cas de l'flux sobre una capa plana (solució de Blasius)
Coneix la condició de despreniment de la capa límit
 CE6 Resol problemes aplicats d'estàtica de fluids (forces i centre de pressió sobre dics, comportes, etc.)
Resol problemes clàssics i d'interès pràctic i industrial de mecànica de fluids, analíticament i numèricament (Fluent o OpenFoam)
Coneix les equacions de capa límit i les Integra numèricament (MATLAB) en el cas de l'flux sobre una capa plana (solució de Blasius)
 CE10 Resol problemes aplicats d'estàtica de fluids (forces i centre de pressió sobre dics, comportes, etc.)
Resol problemes clàssics i d'interès pràctic i industrial de mecànica de fluids, analíticament i numèricament (Fluent o OpenFoam)
Distingue los regímenes de flujo alrededor de objetos y conoce la solución de Stokes para el flujo alrededor de una esfera y su importancia en problemas de interés práctico e industrial
Tipus B Codi Resultats d'aprenentatge
 CT2 Domina les eines per gestionar la pròpia identitat i les activitats en un entorn digital
Cerca i obté informació de manera autònoma amb criteris de fiabilitat i pertinença
Organitza la informació amb les eines adequades (en línia i presencials) que li permetin desenvolupar les seves activitats acadèmiques
Elabora informació amb les eines i formats adequats a la situació comunicativa, i ho fa de manera honesta
Utilitza les TIC per compartir i intercanviar informació
 CT4 Identifica el propi rol dins del grup i coneix els objectius i tasques del grup
Comunica i actua dins el grup per facilitar la cohesió i el rendiment
Es compromet amb les tasques i l'agenda del grup
Col·labora dins el grup en un bon clima de treball i en la resolució de problemes
Tipus C Codi Resultats d'aprenentatge

Continguts
Tema Subtema
1 Propietats dels Fluids
1.1 Descripció del fluid com a mitjà continu
1.2 Densitat i pressió
1.3 Viscositat. Fluids newtonians i no newtonians
1.4 Tensió superficial
1.5 Límits de la descripció del continu: recorregut lliure mitjà i número de Knudsen
2 Hidrostàtica 2.1 Tensor d'esforços i tensor de pressions
2.2 Equació fonamental de la hidrostàtica
2.3 Aplicacions
2.4 Càlcul de forces de flotació sobre superfícies i objectes
3 Conservació de la massa, del moment i de l'energia
3.1 Descripció Lagrangiana i Euleriana
3.2 Derivada material
3.3 Línies de corrent, de traça i de trajectòria
3.4 Funció de corrent
3.5. Vorticitat i Circulació
3.6 Equacions d'Euler per a flux invíscid
4 Flux viscós
4.1 Equació constitutiva per a un fluid Newtonià
4.2 Equacions de Navier-Stokes
4.3 Condició de No-slip
4.4 Anàlisi dimensional
4.5 Definició de números adimensionals
5 Solucions de les equacions de Navier-Stokes 5.1 Solucions exactes
5.1.1 Flux de Couette
5.1.2 Flux de Poiseuille
5.1.3 Flux de Taylor-Couette
6. Forces sobre objectes immersos en un flux 6.1 Força de Stokes
6.2 Flux al voltant duna esfera
6.3 Flux al voltant d'un cilindre
6.4 Definició dels coeficients de Drag i Lift
6.5 Efecte Magnus
6.6 Solucions numèriques
7. Flux de capa límit 7.1. Aproximació de Capa límit
7.2 Diferents mesures del gruix de la capa límit: delta99, espessor de desplaçament, de moment.
7.3 Capa límit en una placa plana: Solució de Blasius
7.4 Condició de separació

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe
Hores fora de classe
(**) Hores totals
Activitats Introductòries
1 0 1
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
A1.1
A1.8
A5.6
18 27 45
Sessió Magistral
A1.1
A1.8
A5.6
26 39 65
Pràctiques a través de TIC
CE10
10 20 30
Atenció personalitzada
1 0 1
 
Proves de desenvolupament
CE2
CE6
CE10
4 4 8
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries Introducció a la matèria i facilitació de la planificació general: fonts d'informació, calendari d'avaluacions, estàndards requerits per al seguiment de la matèria i bon aprofitament de l'assignatura.
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària del llistat que es facilita per preparar la matèria
Sessió Magistral Sobre els continguts específics de la matèria
Pràctiques a través de TIC S'utilitzaran MATLAB i Fluent (o OpenFoam) per exemplificar i resoldre numèricament problemes clàssics de la mecànica de fluids
Atenció personalitzada Per facilitar el seguiment de l'assignatura, es donarà retroalimentació particular a l'alumne a través d'exercicis corregits i la resolució de dubtes.

Atenció personalitzada
Descripció

Per assessorar l'alumne en el desenvolupament de la seva feina, les hores de consulta es faran de forma presencial o online, a conveniència de les dues parts. Cal demanar cita amb antelació a través de moodle. No es resoldran dubtes per correu electrònic. 

Per als horaris de consulta, mireu el moodle de l'assignatura.


Avaluació
Metodologies Competències Descripció Pes        
Proves de desenvolupament
CE2
CE6
CE10
Dues proves parcials, una al novembre sobre els continguts de la primera part del curs i l'altra a finals del primer quadrimestre, sobre la segona part 50% cada una
Altres  
 
Altres comentaris i segona convocatòria

A lavaluació contínua, la nota dels dos parcials fa mitjana, sense cap restricció ni nota mínima en cap dels exàmens.

L'examen de segona convocatòria és el 100% de la nota del curs


Fonts d'informació

Bàsica White, F.M., Mecánica de Fluidos, 7a, McGraw-Hill
Gerhart, P.M. & Gerhart, A.L. & Hochstein, J.I., Munson & Young & Okiishi’s Fundamentals of fluid Mechanics, 8a, Wiley
Tritton, D.J., Physical Fluid Dynamics, 2a, Oxford University Press
De las Heras, S., Mecánica de Fluidos en Ingeniería, 1a, Universitat Politècnica de Catalunya
Panton, R.L., Incompressible flow, 4ª, Wiley
Landau, L. & Lifshitz E, Mecánica de Fluidos, 1ª, Reverte
Batchelor, G. K., An Introduction to fluid dynamics, , Cambridge University Press

Complementària

Recomanacions


(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent