Última actualización: 22/05/2025 16:44:37


Curso Académico: 2025/2026

Mecánica de fluidos en Biomedicina
(19895)
Grado en Ingeniería Biomédica (Plan 2018) (Plan: 419 - Estudio: 257)


Coordinador/a: RODRIGUEZ RODRIGUEZ, FRANCISCO JAVIER

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)
Calculus I and II Linear algebra Differential equations Physics I, II, and III Biomechanics of continuum media I (solid mechanics)
Objetivos
- The students must become familiar with the basic concepts of Fluid Mechanics: conservation laws, dimensional analysis, simplification of the general equations, etc. - The students must become fluent in the usage of the mathematical tools commonly used in fluid mechanics: partial differential equations, usage of different coordinate systems, surface and volume integrals, complex variable, etc.
Resultados del proceso de formación y aprendizaje
K3. Conocer los fundamentos de materias básicas científicas y técnicas del ámbito de la ingeniería biomédica, que capaciten para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que doten de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. S3. Analizar y sintetizar problemas básicos relacionados con la bioingeniería y las ciencias biomédicas, resolviéndolos con iniciativa, una adecuada toma de decisiones y creatividad y comunicando las soluciones de forma eficiente, incluyendo las implicaciones sociales, éticas, de salud y seguridad, ambientales, económicas e industriales. S4. Elaborar un proyecto científico-técnico en el ámbito de la Bioingeniería con la metodología adecuada y de acuerdo con la normativa vigente y con respecto a los principios éticos. S5. Analizar información científico técnica para la toma de decisiones en el ámbito de la ingeniería biomédica manteniéndose al día de las novedades existentes. S7. Resolver aquellos problemas característicos de mecánica de fluidos y sólidos y teoría del transporte de momento, calor, masa, etc. en medios continuos en biomédica sabiendo interpretar los resultados obtenidos y llegar a conclusiones fundamentadas. C3. Ser capaz de transmitir los conocimientos tanto de forma oral como escrita, a un público especializado y no especializado trabajando en equipos multidisciplinares e internacionales. C4. Desarrollar, organizar y planificar su trabajo tomando las decisiones correctas basadas en la información disponible, reuniendo e interpretando datos relevantes para emitir juicios dentro de su área de estudio.
Descripción de contenidos: Programa
1.- Introduction to fluid mechanics 1.1. Solids, liquids and gases 1.2. The continuum hypothesis 1.3. Density, velocity and internal energy 1.4. Local thermodynamic equilibrium. Equations of state. 2.- Kinematics of the fluid flow 2.1. Eulerian and Lagrangian descriptions 2.2. Uniform flow. Steady flow. Stagnation points. 2.3. Trajectories. Paths. Streamlines. 2.4. Substantial derivative. Acceleration. 2.5. Circulation and vorticity. Irrotational flow. Velocity potential. 2.6. Stream function 2.7. Strain-rate tensor 2.8. Convective flux. Reynolds transport theorem. 3.- Conservation laws in fluid mechanics 3.1. Continuity equation in integral form 3.2. Volume and surface forces 3.3. Stress tensor. Navier-Poisson law 3.4. Forces and moments on submerged bodies. 3.5. Momentum equation in integral form. Angular momentum equation. 3.6. Heat conduction vector. Energy equation in integral form. 4.- The Navier-Stokes equations 4.1. Navier-Stokes equations. 4.2. Initial and boundary conditions. 4.3. Bernoulli¿s equation 5.- Dimensional analysis 5.1. Dimensional analysis. The Pi theorem. 5.2. Applications 5.3. Nondimensionalization of the Navier-Stokes equations 5.4. Dimensionless numbers in fluid mechanics 6.- Viscous flows with applications to biomedical problems: circulatory flow, flow in airways, flow at the cell's scale 6.1. Unidirectional flows 6.2. The Stoke's problem 6.3. Quasi-one-directional flow 6.4. Applications to flows of interest in biology
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
Lectures: the main concepts of fluid mechanics are derived rigorously using physical and mathematical tools. Seminars: the concepts derived in the lectures are used to solve problems. Also, new concepts are introduced through examples. Homework: homeworks covering different areas of Fluid Mechanics are given to the students. Lab sessions: the students will become familiar with the usage of numerical (computational) and experimental tools to investigate a canonical flow of biomedical interest.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen/Prueba Final 40
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 60

Calendario de Evaluación Continua


Convocatoria extraordinaria: normativa
Bibliografía básica
  • Batchelor, G. K.. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press . 2000
  • Fung, Y. C.. Biomechanics: Motion, Flow, Stress, and Growth. Springer. 2013
  • Fung, Y. C.. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. Springer.
  • Grotberg, J.. Biofluid mechanics : analysis and applications. Cambridge University Press . 2021
  • Spurk, J. H.. Fluid Mechanics. Spring. 2020
  • Spurk, J. H.. Fluid Mechanics : Problems and Solutions. Springer. 1997
  • White, F. M.. Fluid Mechanics. McGraw Hill. 2011

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