Guía docente de Física de Fluidos (26711E2)

Se recomienda haber cursado Mecánica y Ondas, Mecánica Analítica y de los Medios Continuos, Métodos Matemáticos II y Métodos Numéricos y Simulación.

• 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:

• Flujo interno en tuberías
• Flujo externo alrededor de un cilindro
• Perfil aerodinámico
• Convección térmica sobre una placa plana
• Flujo en una expansión

Prácticas de laboratorio:

• Análisis de un vertedero
• Medida de la tixotropía
• Impacto de chorros sobre superficies
• Tobera convergente-divergente
• 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.

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

*No es necesario presentarse a la parte de prácticas si se superaron previamente (la calificación se conserva).

Según se recoge en la Normativa de Evaluación y de Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada, aprobada por Consejo de Gobierno en sesión extraordinaria de 20 de mayo de 2013 y modificada por Acuerdo del Consejo de Gobierno en sesión de 26 de octubre de 2016, BOUGR núm. 112, de 9 de noviembre de 2016, podrán acogerse a esta modalidad de evaluación los estudiantes que cumplan las condiciones necesarias y lo soliciten en tiempo y forma (véase el artículo 8 de la citada normativa).

Esta modalidad de evaluación constará de un único examen con dos partes:

• Teoría y problemas (85%)
• Prácticas* (15%)

*No es necesario presentarse a la parte de prácticas si se superaron previamente (la calificación se conserva).

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).