Última actualización: 21/01/2025


Curso Académico: 2024/2025

Mecánica de Fluidos I
(14164)
Grado en Ingeniería Aeroespacial (Plan: 421 - Estudio: 251)


Coordinador/a: FERNANDEZ TARRAZO, EDUARDO ANTONIO

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos

Tipo: Obligatoria
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
Cálculo I y II, Algebra lineal, Física I y II
Objetivos
Conocimiento fundamental y aplicado de los principios que gobiernan el movimiento fluido y su aplicación a problemas de interés en ingeniería: leyes de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía (integral and differential form), análisis dimensional y simplificaciones de las ecuaciones generales
Competencias y resultados del aprendizaje
CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio CB5: Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía CG5: Capacidad para llevar a cabo actividades de proyección, de dirección técnica, de peritación, de redacción de informes, de dictámenes, y de asesoramiento técnico en tareas relativas a la Ingeniería Técnica Aeronáutica, de ejercicio de las funciones y de cargos técnicos genuinamente aeroespaciales. CG9: Capacidad para el análisis y la resolución de problemas aeroespaciales en entornos nuevos o desconocidos, dentro de contextos amplios y complejos, integrado en equipos de trabajo multidisciplinares e internacionales. CG10: Capacidad de uso de herramientas computacionales y experimentales para el análisis y cuantificación de problemas de ingeniería. CE.CRA10: Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los conceptos y las leyes que gobiernan los procesos de transferencia de energía, el movimiento de los fluidos, los mecanismos de transmisión de calor y el cambio de materia y su papel en el análisis de los principales sistemas de propulsión aeroespaciales. CE.CRA12: Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los fundamentos de la mecánica de fluidos; los principios básicos del control y la automatización del vuelo; las principales características y propiedades físicas y mecánicas de los materiales. CE.CRA13: Conocimiento aplicado de: la ciencia y tecnología de los materiales; mecánica y termodinámica; mecánica de fluidos; aerodinámica y mecánica del vuelo; sistemas de navegación y circulación aérea; tecnología aeroespacial; teoría de estructuras; transporte aéreo; economía y producción; proyectos; impacto ambiental. RA1: Tener conocimientos básicos y la comprensión de las matemáticas, las ciencias básicas, y la ingeniería dentro del ámbito aeroespacial, incluyendo: el comportamiento de las estructuras; los ciclos termodinámicos y la mecánica de fluidos; el sistema de navegación aérea, el tráfico aéreo, y la coordinación con otros medios de transporte; las fuerzas aerodinámicas; la dinámica del vuelo; los materiales de uso aeroespacial; los procesos de fabricación; las infraestructuras y edificaciones aeroportuarias. Además de un conocimiento y compresión específicos de las tecnologías espeíificas de aeronaves y de aeromotores en cada una de las menciones incluidas en el presente título. RA2: Ser capaces de identificar problemas de ingeniería aeroespacial, reconocer especificaciones, recopilar e interpretar datos e información, establecer diferentes métodos de resolución y seleccionar el más adecuado entre las alternativas disponibles. RA3: Ser capaces de realizar diseños en el ámbito de los vehículos aeroespaciales, sistemas de propulsión, navegación y control del tráfico aéreo, infraestructuras aeroportuarias, o equipos y materiales de uso aeroespacial, que cumplan con las especificaciones requeridas colaborando con otros ingenieros y titulados. RA4: Los titulados serán capaces de realizar aproximaciones a métodos iniciales de investigación en consonancia con su nivel de conocimiento que implica búsquedas bibliográficas, diseño y ejecución de experimentos, interpretación de datos, selección de la mejor propuesta y simulación por ordenador. RA6: Tener las capacidades necesarias para la práctica de la ingeniería en la sociedad actual.
Descripción de contenidos: Programa
1. Introducción a la mecánica de fluidos 1.1. Sólidos, líquidos y gases 1.2.Hipótesis de medio continuo. Partícula fluida. 1.3 Densidad, velocidad y energía interna 1.4 Equilibrio termodinámico local 1.5 Ecuaciones de estado. 2. Cinemática del campo fluido 2.1. sistemas de coordenadas; 2.2. Descripciones Euleriana y Lagrangiana. Flujo uniforme, Flujo estacionario. Puntos de remanso 2.3. Trayectorias, sendas. Línea de fluido, Superficie fluida, volumen fluido. 2.4. Líneas de corriente, Superficies de corriente y Tubos de corriente 2.5. Derivada sustancial. Aceleración 2.6. Circulación y vorticidad. 2.7 Flujo irrotacional. Potencial de velocidades 2.8 Función de corriente 2.9 Deformación local de un elemento fluido. Tensor de velocidades de deformación 2.10 Flujo convectivo 2.11 Teorema del transporte de Reynolds. 3. Ecuaciones de conservación en forma integral 3.1. Ecuación de continuidad 3.2. Fuerzas de volumen y fuerzas de superficie 3.3 Tensor de esfuerzos. Ley de Navier-Poisson 3.4 Fuerzas y momentos actuando sobre cuerpos sumergidos 3.5 Ecuación de la cantidad de movimiento 3.6 Ecuación del momento cinético 3.7 Conducción de calor 3.8 Ecuación de la energía. Diversas formas de la ecuación de la energía. 4. Ecuaciones de conservación en forma diferencial: las ecuaciones de Navier-Stokes 4.1 Ecuación de continuidad 4.2 Ecuación de la cantidad de movimiento 4.3 Ecuación de la energía: ecuaciones de la energía interna y de la energía cinética. Ecuaciones de la entalpía y de la entropía. 4.4 Condiciones iniciales y condiciones de contorno 4.5 La ecuación de Bernoulli. 5. Fluidostática 5.1 Ecuaciones de equilibrio 5.2 Hidrostática 5.3 Fuerza y momentos sobre objetos sumergidos. El Principio de Arquímedes. 5.4 La atmósfera standard 6. Análisis dimensional 6.1 Dimensiones de una magnitud física 6.2 Magnitudes físicas dimensionalmente independientes 6.1 El teorema Pi 6.2 Adimensionalización de las ecuaciones de Navier-Stokes; números adimensionales en mecánica de fluidos 6.3 Semejanza física. Semejanza física parcial. Aplicaciones. 7. Flujo viscoso 7.1 Flujo viscoso unidireccional en canales y conductos; las soluciones de Poiseuille y Couette 7.2 Flujo unidireccional no estacionario: Problema de Rayleigh, Flujo de Stokes 7.3 Flujos dominados por la viscosidad en conductos y canales de sección lentamente variable. 7.4 La región de entrada en un conducto. 7.5 Introducción a la lubricación hidrodinámica. El efecto cuña.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
La metodología combina clases de teoría con sesiones de resolución de problemas. 3 de las sesiones de laboratorio, en aula informática, están diseñadas para conformar una breve introducción al uso de CFD, adiestrando a los alumnos en el uso del código FLUENT para la resolución de problemas reales. Una de las sesiones de laboratorio está prevista para efectuar medidas en el laboratorio y y su posterior tratamiento mediante análisis dimensional.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 60
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 40

Calendario de Evaluación Continua


Convocatoria extraordinaria: normativa
Bibliografía básica
  • A. Crespo Martínez. Mecánica de Fluidos. Thompson. 2006
  • D. J. Tritton. Physical Fluid Dynamics. Oxford Science Publications. 1988
  • F. M. White. Fluid Mechanics. Mc-Graw Hill. 2015
  • G. K. Batchelor. An Introduction to Fluid Mechanics. Cambridge University Press. 1967
  • L. D. Landau & E. M. Lifshitz. Fluid Mechanics. Pergamon Press. 1987
  • P. A. Lagerstrom. Laminar Flow Theory. Princeton University Press. 1996
Bibliografía complementaria
  • G.F. Carrier, C.E. Pearson.. Ordinary Differential Equations. . SIAM (SIAM Classics in Applied Mathematics vol. 6). . 1991
  • Juan de Burgos. . Cálculo Infinitesimal de varias variables. . McGraw Hill. . 1995
  • T. M. Apostol. Calculus. John Wiley and Sons. 1969

El programa de la asignatura podría sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.