Guía docente de Física de Fluidos (26711E2)

Aunque no es un requisito imprescindible para cursar la asignatura, se recomienda haber cursado Mecánica y Ondas, Mecánica Analítica y de los Medios Continuos, Métodos Matemáticos II y Métodos Numéricos y Simulación.

En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

• Leyes de conservación integrales y diferenciales.
• Ecuaciones constitutivas.
• Estática de fluidos.
• Fluido ideal en movimiento estacionario y potencial.
• Flujo compresible.
• Fluido viscoso lineal en régimen laminar.
• Flujos lentos: suspensiones.
• Teoría de la capa límite.
• Fluidos no Newtonianos.
• Fluidos viscoelásticos.
• Inestabilidades y turbulencias.
• Ecuación de Reynolds y lubricación.

• Comprender los conceptos generales de Física de Fluidos y resolución de problemas relacionados.
• Conocer las ecuaciones constitutivas.
• Manejo de las ecuaciones de Navier-Stokes.

Temas:

1. Introducción y conceptos básicos: condición de no deslizamiento, clasificación de los flujos, sistema y volumen de control.
2. Propiedades de los fluidos: densidad y gravedad específica, presión de vapor, cavitación, calores específicos, compresibilidad, velocidad del sonido, viscosidad y tensión superficial.
3. Estática de fluidos: presión, dispositivos de medición de presión, fuerzas hidrostáticas en superficies sumergidas, flotación, estabilidad y movimiento de sólido rígido.
4. Cinemática de fluidos: descripción Lagrangiana y Euleriana, patrones de flujo, tensores cinemáticos, vorticidad, rotacionalidad y Teorema del Transporte de Reynolds.
5. Ecuaciones de Bernoulli y de la energía: conservación de la masa, energía mecánica y eficiencia, ecuación de Bernoulli, ecuación general de la energía y análisis energético del flujo estacionario.
6. Análisis de la cantidad de movimiento: ecuaciones de conservación del momento lineal y del momento angular.
7. Análisis dimensional y modelado: homogeneidad dimensional, método de repetición de variables y Teorema de Pi de Buckingham.
8. Flujo en tuberías: flujo laminar y turbulento, región de entrada, pérdidas menores y redes.
9. Análisis diferencial: conservación de la masa, función corriente, ecuación de Cauchy y ecuación de Navier-Stokes.
10. Ecuaciones de Navier-Stokes: ecuaciones adimensionalizadas de movimiento, flujo de Stokes, flujo invíscido, flujo irrotacional y Teoría de la Capa Límite (Ecuación de Blausius).
11. Flujo externo: arrastre y sustentación, fricción y presión, coeficientes, cilindros, esferas y perfiles aerodinámicos.
12. Flujo compresible: propiedades de estancamiento, flujo isentrópico unidimensional, toberas, ondas de choque, ondas de expansión, flujo de Rayleigh y flujo de Fanno.
13. Flujo en canal abierto: clasificación, número de Froude, velocidad de onda, flujo uniforme, flujo de variación gradual, flujo de variación rápida y salto hidráulico.
14. Fluidos no Newtonianos: flujos estándar, funciones materiales, experimentos, modelo de Fluido Newtoniano Generalizado, modelo de Fluido Viscoelástico Lineal Generalizado, ecuaciones constitutivas avanzadas y reometría.
15. Dinámica de fluidos computacional: régimen laminar, turbulento, transferencia de calor, flujo compresible y flujo en canal abierto.

Seminarios/exposiciones:

• Teoría de la variable compleja para el flujo potencial: Teorema del círculo de Milne-Thomson. Teorema de Blausius. Representación conforme. Transformación de Kutta-Joukowski.
• Teoría de lubricación: Regímenes de lubricación Iso(Piezo)viscosa Elástica(Rígida) (IE, PE, IR y PR). Ecuación de Reynolds.
• Microhidrodinámica y reología de suspensiones: Teoremas del flujo de Stokes. Fuerza, torque y stresslet. Leyes de Faxén. Interacciones a pares. Sedimentación, cizalla e inercia.
• Inestabilidades: Problema de Bénard. Inestabilidad por difusión. Problema de Taylor. Inestabilidad de Kelvin-Helmholtz.
• Turbulencias: Promedios, correlaciones y espectros. Ecuaciones del movimiento promediadas. Flujo de cizalla libre. Flujo de cizalla confinado. Teoría de Taylor de la turbulencia.

Prácticas de simulación CFD:

1. Flujo interno en tuberías
2. Flujo externo alrededor de un cilindro
3. Perfil aerodinámico
4. Convección térmica sobre una placa plana
5. Flujo en una expansión

Prácticas de laboratorio:

1. Análisis de un vertedero
2. Medida de la tixotropía
3. Impacto de chorros sobre superficies
4. Tobera convergente-divergente
5. Caudalímetro Doppler

• A. Molina, J. de Vicente. “Física de Fluidos”. Universidad de Granada. 2018.
• B. K. Shivamoggi. “Theoretical Fluid Dynamics”. Wiley Interscience. 1998.
• D. Pnueli, C. Gutfinger. “Fluid Mechanics”. Cambridge University Press. 1997.
• J. A. Liggett. “Fluid Mechanics”. Mc Graw Hill. 1994.
• P. J. Kundu. “Fluid Mechanics”. Academic Press. 1990.
• S. C. Hunter. “Mechanics of Continuous Media”. Ellis-Horwood Limited. 1983.
• L. I. Sedov. “A course in Continuum Mechanics. Vol. III”. Wolters-Noordhoff. 1972.

• MD01. Lección magistral/expositiva 

La evaluación continua consta de:

1. Exámenes (cuestiones teóricas, demostraciones y resolución de problemas): 60%
2. Prácticas (realización e informe): 25%
3. Participación y exposiciones: 15%

Para aprobar la asignatura será necesario obtener en a) una nota igual o superior a 4 sobre 10.

Podrán solicitar evaluación por incidencias, los estudiantes que no puedan concurrir a las pruebas finales de evaluación (ordinaria, extraordinaria o única final), por alguna de las circunstancias recogidas en el artículo 9 de la Normativa de evaluación y de calificación de los estudiantes de la Universidad de Granada, siguiendo el procedimiento indicado en dicha normativa.

Consistirá en un único examen con dos partes: teoría y problemas (85%) y prácticas (15%).

De acuerdo con la Normativa de Evaluación y de Calificación de los Estudiantes de la UGR, se contempla la realización de una evaluación única final a la que podrán acogerse aquellos estudiantes que no puedan cumplir con el método de evaluación continua por algunos de los motivos recogidos en el Artículo 8.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura, en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad, o más tarde si hay causa sobrevenida, lo solicitará a través de la sede electrónica, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

Esta modalidad de evaluación constará de un único examen con dos partes: teoría y problemas (85%) y prácticas (15%).

Sobre Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE):

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas al alumnado con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de estudiantes de la UGR, publicada en el Boletín Oficial de la UGR no 112, de 9 de noviembre de 2016.

Sobre Inclusión y Diversidad:

En el caso de estudiantes con discapacidad u otras NEAE, el sistema de tutoría se adaptará a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la UGR, procediendo los Departamentos y Centros a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesorado, se podrá solicitar apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales.

Sobre Prácticas de Laboratorio:

El estudiante recibirá, al inicio del curso, información sobre las Normas de Seguridad y del correcto desarrollo de las prácticas. El documento estará disponible en la plataforma PRADO de la asignatura. Este documento es de obligada lectura y aplicación durante el desarrollo de las prácticas. El no cumplimiento del mismo por parte del estudiante exime de cualquier responsabilidad al profesor que imparte las prácticas y al departamento donde se desarrollen las mismas.