Educational guide 2020_21
Escola de Enxeñaría Aeronáutica e do Espazo
Grado en Ingeniería Aeroespacial
 Asignaturas
  Mecánica de fluidos II y CFD
   Contenidos
Tema Subtema
CFD. Ecuaciones generales y fenómenos de transporte

Tema 1: Resumen de las ecuaciones generales.

Notación integral
Notación diferencial
Forma conservativa.
Notación compacta
Modelos límite más comunes
Condiciones de contorno más comunes
CFD. Turbulencia Tema 2: Introducción a la turbulencia

Introducción

Escala de Kolmogorov

Inviabilidad de la simulación numérica directa

Modelos de turbulencia:

Modelos RANS:
-Promedios de Reynolds y de Favre
-Ecuaciones promediadas. Esfuerzos aparentes de Reynolds. Problema del cierre
- Hipótesis de Boussinesq: modelos algebraicos, de una ecuación y de dos
ecuaciones
- Leyes de pared. Modelos de alto y bajo número de Reynolds
- Modelos de transporte de esfuerzos aparentes de Reynolds

Modelos LES: Descripción
CFD. Introducción a la dinámica de Fluidos Computacional Tema 3: Métodos FVM de resolución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes.

Métodos de Volúmenes Finitos (FVM):
- Introducción
- Discretización del dominio computacional
- Discretización de las ecuaciones de fluidos
- Ecuaciones discretizadas en FVM
- Discretización de las condiciones de contorno


Flujos incompresibles. Ecuación de presión
- Métodos de compresibilidad artificial
- Acoplamientos presión-velocidad
- Métodos de aceleración de la resolución numérica más comunes


Tema 4: Introducción al uso de distintos software
(OpenFoam y Fluent*) de simulación numérica de fluidos. Prácticas en aula informática.

*El uso de estos software quedará condicionado
a la disponibilidad de licencias de uso por parte
del centro así como a la correcta instalación de
los mismos en el aula informática asignada

Aplicaciones:

- Flujo laminar en el interior de una cavidad
- Flujo en un dispositivo mezclador de corrientes
- Fuerzas aerodinámicas sobre cuerpos:
Flujo alrededor de un obstáculo. Flujo laminar y flujo turbulento
Cálculo de la calle de Kármán tras un cuerpo romo
Flujo incompresible sobre perfil aerodinámico
Flujo transónico sobre perfil aerodinámico

-Ejercicios/Proyectos propuestos de simulación numérica para ser resueltos de forma más independiente por los alumnos.
Mecánica de Fluidos II. Flujo de fluidos ideales. Movimientos irrotacionales Tema 1: Movimientos irrotacionales.
Condiciones de irrotacionalidad
Ecuaciones del movimiento irrotacional
Condiciones iniciales y de contorno
Movimiento irrotacional de líquidos
Principio de superposición
Potencial de velocidades a grandes distancias de un obstáculo
Movimiento plano irrotacional de líquidos: Soluciones elementales. Corriente en rincones y esquinas. Corriente en torno a un cilindro con circulación
Movimiento irrotacional bidimensional de gases
Expansión de Prandtl-Meyer

Tema 2: Movimientos con superficies de discontinuidad
Ecuaciones del salto de las magnitudes fluidas en una discontinuidad
Discontinuidades normales y tangenciales
Ondas de choque normales
Ondas de choque oblicuas

Aplicación: Movimiento casi unidimensional de fluidos ideales: Área crítica. Movimiento en toberas. Carga y descarga en depósitos.
Ondas de choque. Relación de
Hugoniot.
Mecánica de Fluidos II. Movimientos unidimensionales no estacionarios de fluidos ideales Tema 3: Movimiento unidimensional no estacionario de fluidos ideales.
Efecto de compresibilidad en los líquidos
Apertura y cierre de válvulas. Golpe de ariete

Ecuaciones del movimiento unidireccional no estacionario en gases. Ondas simples
Mecánica de Fluidos II. Movimiento a bajos números de Reynolds Tema 4: Movimiento a bajos números de Reynolds
Ecuaciones. Condiciones iniciales y de contorno
Aplicación a fluidos incompresibles. Movimientos alrededor de un cilindro y una esfera
Lubricación: Ecuación de Reynolds de la lubricación 3D.
Aplicaciones. cojinete cilíndrico, lubricación con gases, patín rectangular, ...
Mecánica de Fluidos II. Capa límite Tema 5: Capa límite laminar

Capa límite laminar incompresible.
Soluciones de semejanza. Capa límite sobre placa plana. Solución de Blausius

Capa límite laminar compresible

Capa límite térmica a bajas velocidades
Mecánica de Fluidos II. Prácticas de laboratorio - Ensayo en banco de aerodinámica:
Medición capa límite

- Ensayo en túnel de viento de baja velocidad
Distribución de presiones sobre perfil aerodinámico
Distribución de presiones sobre cuerpo romo

- Distribución de presiones en toberas convergentes y convergentes-divergentes.
. Ondas de choque. Bloqueo sónico.

*La realización de esta práctica quedará condicionada a la disponibilidad del equipo experimental en la fecha de realización de la misma


Universidade de Vigo            | Reitoría | Campus Universitario | C.P. 36.310 Vigo (Pontevedra) | Spain | Tlf: +34 986 812 000