Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

MODULO: Fundamental

MATERIA: Elementos Finitos y Mecánica de Fluidos Computacional

El Máster Universitario en Ingeniería Mecánica Aplicada y Computacional (MUIMAC) de la Universidad Pública de Navarra se estructura en un Programa Formativo de 90 ECTS distribuidos a lo largo de 3 semestres.

Carácter obligatorio. Se imparte en el primer semestre del plan de estudios.

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Descripción/Contenidos

El curso comienza con un recordatorio de conceptos básicos de mecánica de fluidos y aerodinámica estudiados previamente, continúa con una introducción a la filosofía de los software de mecánica de fluidos computacional, posteriormente se analizan las ecuaciones de gobierno del flujo fluido y se termina con los métodos matemáticos utilizados para resolver las ecuaciones  y viendo como se trata el fenómeno físico de la turbulencia en este tipo de software (modelos de turbulencia).

La segunda parte del curso trata de utilizar todos los conocimientos adquiridos en la primera, utilizando un software de mecánica de fluidos computacional llamado FLUENT, mediante la resolución practica con el ordenador de un conjunto amplio de diferentes problemas prácticos y terminando con el análisis aerodinámico completo de una pala de aerogenerador.

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Descriptores

La asignatura introduce al estudiante de forma avanzada en el área de la mecánica de fluidos computacional, como herramienta de simulación y modelización del comportamiento de todo tipo de flujos de carácter técnico.

Palabras clave: MFC/CFD, Navier-Stokes, Volúmenes finitos, Turbulencia, Fluent, Validación de resultados. Análisis fluido-mecánico de sistemas técnicos.

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Competencias genéricas

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos
nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de
una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la
aplicación de sus conocimientos y juicios.
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos
especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de
ser en gran medida autodirigido o autónomo.

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Competencias específicas

CE01 - Que los estudiantes conozcan y sepan aplicar modelos teóricos y herramientas físicas y matemáticas avanzadas (incluyendo
simulaciones numéricas) para la resolución de problemas de alto nivel en el campo de la mecánica.
CE02 - Que los estudiantes adquieran conocimientos profundos que les permitan desarrollar criterios para optimizar el diseño de
componentes y sistemas mecánicos mediante la innovación de los mismos.
CE04 - Que los estudiantes sean capaces de dominar la terminología avanzada en los campos de las vibraciones mecánicas, la
fatiga, los elementos finitos, la mecánica multicuerpo y, en general, en los fenómenos físicos complejos de los sistemas mecánicos.

CE05 - Que los estudiantes sean capaces de generar información y documentación de alto nivel que explique la resolución de problemas complejos en los campos de las vibraciones mecánicas, la fatiga, la mecánica de fluidos y, en general, del diseño mecánico avanzado.
CE06 - Capacidad para diseñar y promover el diseño avanzado y la optimización de componentes y sistemas de vehículos.
CE07 - Capacidad para diseñar y promover el diseño avanzado y la optimización de componentes y sistemas en el ámbito de los
aerogeneradores.

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Resultados aprendizaje

R1- Conocer y comprender los fundamentos del modelado computacional de flujos laminares y turbulentos.

R2- Ser capaz de aplicar los conceptos del método de los volúmenes finitos al problema de la mecánica de fluidos.

R3- Ser capaz de resolver problemas de mecánica de fluidos mediante programas informáticos.

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Metodología

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Idiomas

El idioma de impartición es el castellano. Si bien se dispone de una colección de apuntes y de presentaciones en dicho idioma elaborados para la asignatura y a disposición de los estudiantes en el sitio del aulario virtual (Mi Aulario) dedicado a la asignatura, la bibliografía de referencia está editada esencialmente en inglés. Así mismo, la mayor parte de los artículos utilizados para los trabajos de carácter personal que habrán de desarrollar los estudiantes matriculados en la asignatura se encuentran editados en inglés.

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Evaluación

La calificación final de la asignatura será la suma ponderada de cinco actividades desarrolladas para evaluar el nivel de adquisición por parte del estudiante de los resultados de aprendizaje previstos:

La asistencia a las clases teóricas (que se registrará mediante el control de firmas) no es un requisito para superar la asignatura; sin embargo, la participación activa en las mismas puntuará de forma positiva, sumándose a la calificación final que se haya alcanzado a partir de las distintas actividades de evaluación descritas arriba.

-    Para superar la asignatura es imprescindible aprobar cada una de las actividades de evaluación previstas en la asignatura.
-    Para la recuperación de la asignatura se deberá presentar un trabajo de recuperación diferente al presentado anteriormente. Además se deberá realizar un examen de recuperación. El peso de los mismos se repartirá de la siguiente forma: Trabajo (30 %) y examen de recuperación (70 %).
 

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Temario

Tema 1: Conceptos básicos de Mecánica de Fluidos y Aerodinámica.
Tema 2: Filosofía de los CFD´s.
Tema 3: Ecuaciones de gobierno. Significado físico. Ejercicios.
Tema 4: Método de Volúmenes finitos.
Tema 5: Turbulencia. Aspectos teóricos. Modelos utilizados en CFD´s. Aspectos prácticos.

Tema 6: Comparativa de modelos de Turbulencia aplicados al cálculo aerodinámico de un aerogenerador.

Tema 7: Características generales de Fluent.

Tema 8: Introducción a la transferencia de calor con Fluent.

Tema 9: Ejemplos completos guiados con Fluent.
Realización del trabajo final.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía Básica:

• Apuntes propios. Disponible en el Aulario Virtual de la asignatura (Mi Aulario).
• Computational Fluid Dynamics. An introduction by J.F. Wentd (Editor), Published by Springer, Third Edition, 2009. ISBN 9783540850557.
• ANSYS Fluent User's Guide, www.ansys.com/Products/Fluids/ANSYS-Fluent

Bibliografía Complementaria:

• Numerical heat transfer and fluid flow by Suhas V. Patankar Published by Taylor & Francis, 1980 ISBN 0891165223, 9780891165224
• Computational Methods for Fluid Dynamics by J. H. Ferziger and M. Peric by Springer . 3rd Edition.
• Turbulent Flows by Stephen B Pope Published by Cambridge University Press, 2008 ISBN 0521598869, 9780521598866.

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Lugar de impartición

Clases teóricas: Aulario.

Clases prácticas: Sala de ordenadores del Dpto. de Ing. Mecánica.

Toda la información en:

http://www.unavarra.es/estudios/posgrado/oferta-de-posgrado-oficial/titulos-oficiales-de-master/escuela-tecnica-superior-de-ingenieros-industriales-y-de-telecomunicacion/master-universitario-en-ingenieria-mecanica-aplicada-y-computacional

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