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Mecánica de fluidos computacional para flujos turbulentos

Datos generales de la materia

Modalidad
Presencial
Idioma
Inglés

Descripción y contextualización de la asignatura

En el marco de las energías renovables, el estudio de los efectos de la dinámica de fluidos es crucial para la eficiencia y rendimiento a la hora de diseñar un dispositivo para la extracción de energía. El curso cubre los fundamentos de la teoría y la simulación numérica de los fluidos, incluyendo los efectos de la turbulencia en aplicaciones como el flujo entorno a plataformas flotantes y turbinas, etc. Asimismo, se abordará el proceso de generación de mallas, incluyendo el refinamiento adaptativo de mallas ad-hoc, ya que es un componente esencial y requiere mucho tiempo en el proceso de diseño.

Los estudiantes aprenderán los conceptos fundamentales y el contexto matemático de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). También aprenderán a configurar simulaciones numéricas para aplicaciones aerodinámicas desde cero a través de sesiones prácticas. Los alumnos serán capaces de seleccionar la configuración numérica adecuada para las diferentes condiciones de flujo. Se proporcionarán los conocimientos básicos para el post-procesamiento y evaluación de los resultados en términos de fiabilidad numérica, fuerzas aerodinámicas y el rendimiento de una geometría diseñada.

Profesorado

NombreInstituciónCategoríaDoctor/aPerfil docenteÁreaEmail
VEGA GONZALEZ, LUISUniversidad del País Vasco/Euskal Herriko UnibertsitateaProfesorado Catedratico De UniversidadDoctorNo bilingüeAnálisis Matemáticoluis.vega@ehu.eus
KUMAR , RAHULBasque Center for Applied MathematicsOtrosDoctor

Competencias

DenominaciónPeso
Capacidad para aprender las ecuaciones fundamentales de la dinámica de fluidos, su derivación e interpretación física25.0 %
Capacidad para encontrar la solución a un problema práctico de aerodinámica, haciendo uso de una aproximación numérica adecuada25.0 %
Capacidad para manejar y comprender los conceptos básicos del desarrollo de un programa computacional para resolver las ecuaciones de la dinámica de fluidos25.0 %
Capacidad para producir un informe conciso y claro de los ejercicios a resolver, y poder debatirlo de forma oral25.0 %

Tipos de docencia

TipoHoras presencialesHoras no presencialesHoras totales
Magistral183553
P. Ordenador121022

Actividades formativas

DenominaciónHorasPorcentaje de presencialidad
Clases expositivas18.0100 %
Estudio sistematizado35.00 %
Trabajo Personal del Alumno/a10.00 %
Trabajos con equipos informáticos12.0100 %

Sistemas de evaluación

DenominaciónPonderación mínimaPonderación máxima
Examen escrito50.0 % 70.0 %
Realización y presentación de trabajos e informes30.0 % 50.0 %

Temario

Lesson 1 Introducción a la dinámica de fluidos

Introducción a la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), propiedades de un fluido, principios de conservación, derivación de las ecuaciones de fluidodinámica, técnicas de discretización: diferencias finitas, volúmenes finitos, elementos finitos.

Lesson 2 Técnicas de mallado

Mallas estructuradas, mallas no estructuradas, adaptabilidad de la malla.

Lesson 3 Método general de elementos finitos de Galerkin (G2)

Concepto de solución débil, estimaciones de energía para las ecuaciones subyacentes y aproximaciones G2, estimaciones de error a posteriori para G2 utilizando dualidad, análisis del efecto global de las condiciones de contorno de fricción en cálculos G2.

Lesson 4 Formación en el entorno FEniCS

Uso de software G2 para cálculos adaptativos de flujos turbulentos con control de error.

Bibliografía

Bibliografía básica

1. Textbook: Blazek, J., Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications, 3rd Edition,

Butterworth-Heinemann, 2015.

2. Acheson, D. J., Elementary Fluid Dynamics, Oxford Applied Mathematics and Computing Science Series, Oxford University Press, 1990.

3. J. Hoffman and C. Johnson "Computational Turbulent Incompressible Flow", Springer, 2007.

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