Universidad de Jaén

Muchos de los problemas fluidomecánicos de interés industrial no se pueden tratar de forma analítica debido a su complejidad, por lo que la simulación numérica de los mismos se presenta como una alternativa de gran interés. Esta asignatura complementa la titulación y presenta herramientas alternativas a las aprendidas en Mecánica de Fluidos, Máquinas e Instalaciones de Fluidos, Ingeniería Térmica y Máquinas Térmicas. Así mismo, las técnicas y medotodologías presentadas serán de interés para las asignaturas Fluidomecánica Industrial y Energía Hidráulica y Eólica.

1. Introducción: 
Motivación y ejemplos. Tratamiento matemático de los problemas termofluidodinámicos. Metodología de la simulación numérica de flujos industriales.

2. Dinámica y Ecuaciones de la Mecánica de Fluidos: 
Repaso de las leyes de conservación en formato integral. Introducción a las ecuaciones en forma diferencial. Las Ecuaciones de Navier-Stokes.

3. Movimientos unidireccionales y Modelos de aproximación:
Flujo ideal. Ecuaciones de Euler. Ecuación de Euler-Bernoulli. Flujo Potencial. Teoría de la Capa Límite.

4. Ecuaciones en derivadas parciales de segundo orden:
Clasificación de las ecuaciones en derivadas parciales. Condiciones iniciales y de contorno. Adimensionalización de las ecuaciones en mecánica de fluidos. Transformaciones de coordenadas específicas en mecánica de fluidos computacional.

5. Técnicas de discretización:
Discretización de dominios y mallas computacionales. Métodos de aproximación por diferencias finitas para EDO y EDP. Esquemas numéricos para ecuaciones parabólicas. Error de truncamiento local y consistencia del esquema numérico. Estado estacionario y problema de contorno. Discretización y solución de otros problemas. Estabilidad y convergencia de la solución. Método de los Volúmenes Finitos. Aplicación de VOF a las ecuaciones de Navier-Stokes. 

6. Flujos turbulentos:
Introducción a la turbulencia. Escalas de la turbulencia. Descripción matemática de los flujos turbulentos. Ecuaciones de Reynolds. Capa límite turbulenta. Modelización numérica y simulación de la turbulencia.

7. Generalidades del mallado y simulación numérica de flujos industriales mediante software

** Esta es una descripción de los contenidos que constituyen la asignatura. En ningún caso se trata de una planificación temporal ni un orden de impartición estricto.

Las sesiones prácticas cobran un papel fundamental en el desarrollo de la asignatura, reforzando las descripciones y conceptos desarrollados en las sesiones teóricas. Se compondrán fundamentalmente de sesiones en aula de informatica se basan en la utilización de software para reforzar la asimilación de los conocimientos teóricos vistos en las sesiones magistrales y entrenar las competencias del alumnado. En estas sesiones se trabajará con Matlab (o software similar) para la elaboración de un código in-house para la resolución y análisis de un flujo unidimensional. Además se trabajará en las simulaciones de flujos incompresibles/compresibles en régimen laminar/turbulento mediante software del tipo Ansys Fluent (o similar).

De forma general, se llevarán a cabo exposiciones teóricas y, seguidamente, la resolución de problemas prácticos que ilustren la aplicación de las mismas. Además, se plantearán problemas canónicos que se resolverán con ayuda de Matlab así como problemas de índole industrial a resolver con software CFD.

Las metodologías docentes propuestas se basan principalmente en:

1. Clases expositivas en gran grupo: Se trata de la exposición teórica de los conceptos de la asignatura, así como la realización de ejemplos para una mejor comprensión de la teoría. Esta actividad se realiza a través de: clases magistrales y resolución de ejemplos canónicos. Este tipo de clases no representan una actuación unidireccional, se fomentará la interactuación con el estudiantado por medio de la intervención y el debate. El recurso principal empleado para las clases en gran grupo es la pizarra junto con presentaciones multimedia o con la ejecución  in situ de códigos numéricos o la proyección de resultados de la simulación. Para cada tema se desarrolla una descripción detallada con los contenidos teóricos y las soluciones a casos simplificados de interés práctico. Durante las clases expositivas, los alumnos deben tomar apuntes que pueden ser completados con las referencias bibliográficas correspondientes a cada tema, por lo que se motiva al alumno a la consulta de las mismas.

2. Clases prácticas: Se realizarán en aulas de informática y cobran un papel fundamental para reforzar las descripciones y conceptos desarrollados en las sesiones teóricas. Para ello, se han programado varias sesiones en las que se trabajará con Matlab y en las simulaciones de flujos incompresibles/compresibles en régimen laminar/turbulento se llevarán a cabo con software comercial del tipo Ansys Fluent. La realización de las prácticas en el aula de informática favorece la disponibilidad de equipos para todos los alumnos. En caso de requerir el uso de Matlab o Ansys Fluent desde la casa, el alumno puede recurrir a la conexión VPN de su equipo a la red de la UJA. La versión de estudiante de Ansys Fluent permite, de cualquier manera, la ejecución de simulaciones en los ordenadores personales del alumno por un periodo de seis meses de manera gratuita.

Las prácticas en aula de informática se basan en la utilización de software para reforzar la asimilación de los conocimientos teóricos vistos en las sesiones magistrales y entrenar las competencias del alumno. La ejecución satisfactoria del trabajo y prácticas propuesto servirá para evaluar la correcta adquisición de varias de las competencias requeridas. Por tanto, aparte de entrenar al alumno en la aplicación práctica de los contenidos teóricos, se les prepara para manejar programas de simulación iguales o similares a los que manejarán en su futuro puesto de trabajo.

3. Tutorías colectivas, seminarios y talleres: Éstas se utilizarán para la resolución de problemas sencillos que serán enunciados en la plataforma digital, dando indicaciones paso a paso de cómo han de ser resueltos. Las dudas que le surjan al alumnado podrán ser resueltas mediante la aclaración en Foros o bien asistiendo a Tutorías presenciales. El uso del Foro facilitará las consultas entre compañeros, la realización de comentarios y consultas al profesor. En este tipo de actividad se evalúan las contribuciones del alumno al Foro, en forma de respuestas o comentarios, la resolución correcta del problema propuesto y la participación en la tutoría presencial.

El cálculo de la calificación definitiva se realizará atendiendo a la tabla de ponderación del sistema de evaluación general, siempre y cuando se haya superado una calificación mínima en la prueba escrita asociada a la evaluación de los conceptos teorico-prácticos. La calificación de corte para la consideración y ponderación de todos los aspectos de la evaluación se establecerá durante el proceso de evaluación en base al rendimiento global de todo el alumnado del curso en vigor.

La asistencia y realización de las prácticas es de caracter obligatorio. De forma general, la no asistencia a todas las sesiones de prácticas de laboratorio y la falta de entrega de las memorias, implicará la imposibilidad de realización de la prueba escrita final y por tanto la falta de calificación. La evaluación de las prácticas realizadas se realizará mediante control de asistencia y entrega de una memoria con la solución de los problemas planteados (competencias CBB3R, CT4, CT6 y CEM6; resultados del aprendizaje 46 y 48).

Se realizará una prueba escrita y/o computerizada donde se evaluará la destreza del alumnado en la resolución de casos prácticos, así como el conocimiento de los conceptos claves y su aplicación a la resolución de problemas. En ella se evaluarán, entre otras competencias, CB1, CB3, CC2, CT6 y CEM6, así como los resultados del aprendizaje denotados anteriormente como 44, 45, 47, 48 y 49.

Se plantearán trabajos a resolver por parte del alumnado, tanto de forma analítica como numérica, de los que se deberá entregar la solución detallada y bien fundamentada (competencias CBB3R, CT4, CT6, CEM6 y CB1R-CB5R; resultados del aprendizaje 46 y 48).

El resto de la calificación corrresponde a la asistencia y participación del alumno (CC2, CT4, entre otras). 

Para los sistemas de evaluación recogidos en la tabla general, se establecen los siguientes pesos específicos S1(5%), S2(65%), S3(15%) y S4(15%)

1. Computational Fluid Dynamics: The Basics With Applications. Autor: Anderson, John D.. Editorial: McGraw-Hill.(C. Biblioteca)



2. Mecánica De Fluidos . Autor: Fernández Feria, Ramón.. Editorial: Servicio de Publicaciones e Intercambio Científico de la Universidad de Málaga.(C. Biblioteca)



3. Técnicas Numéricas En Ingeniería De Fluidos . Autor: Fernández Oro, Jesús Manuel.. Editorial: Reverté.(C. Biblioteca)



4. Computational Fluid Dynamics . Autor: Chung, T.J.. Editorial: Cambridge University Press.(C. Biblioteca)



5. Finite Difference Methods For Ordinary And Partial Differential Equations: Steady-State And Time-Dependent Problems . Autor: LeVeque, Randall J.. Editorial: Society for Industrial and Applied Mathematics.(C. Biblioteca)



6. Computational Methods For Fluid Dynamics. Autor: Ferziger, Joel H.. Editorial: Springer.(C. Biblioteca)



7. Numerical Computation Of Internal And External Flows. Autor: Hirsch, Charles. Editorial: John Wiley & Sons.(C. Biblioteca)



8. An Introduction To Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method . Autor: Versteeg, Henk Kaarle. Editorial: Pearson-Prentice Hall.(C. Biblioteca)

1. Numerical Simulation In Fluid Dynamics: A Prectical Introduction . Autor: Griebel, Michael. Editorial: Society for Industrial and Applied Mathematics.(C. Biblioteca)



2. Principles Of Computational Fluid Dynamics . Autor: Wesseling, P.. Editorial: Springer.(C. Biblioteca)



3. Mecánica De Fluidos. Autor: Crespo, Antonio. Editorial: Thomson.(C. Biblioteca)



4. Análisis Numérico Las Mátematicas Del Cálculo Científico. Autor: Kincaid, David. Editorial: Addison-Wesley Iberoamericana.(C. Biblioteca)



5. Introducción Al Método De Volúmenes Finitos. Autor: Vázquez Cendón, María Elena.. Editorial: Universidade.(C. Biblioteca)



6. Numerical Heat Transfer And Fluid Flow . Autor: Patankar, Suhas V.. Editorial: Taylor & Francis.(C. Biblioteca)



7. Introducción A La Aerodinámica Potencial . Autor: Gordillo Arias de Saavedra, José Manuel.. Editorial: Paraninfo.(C. Biblioteca)



8. Fundamentos Y Aplicaciones De La Mecánica De Fluidos. Autor: Barrero Ripoll, Antonio. Editorial: McGraw-Hill.(C. Biblioteca)

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Finalidad: Conforme a la Ley de Universidades y demás legislación estatal y autonómica vigente, realizar los exámenes correspondientes a las asignaturas en las que el alumno o alumna se encuentre matriculado. Con el fin de evitar fraudes en la realización del mismo, el examen se realizará en la modalidad de video llamada, pudiendo el personal de la Universidad de Jaén contrastar la imagen de la persona que está realizando la prueba de evaluación con los archivos fotográficos del alumno en el momento de la matrícula. Igualmente, con la finalidad de dotar a la prueba de evaluación de contenido probatorio de cara a revisiones o impugnaciones de la misma, de acuerdo con la normativa vigente, la prueba de evaluación será grabada.

Legitimación: cumplimiento de obligaciones legales (Ley de Universidades) y demás normativa estatal y autonómica vigente.

Destinatarios: prestadores de servicios titulares de las plataformas en las que se realicen las pruebas con los que la Universidad de Jaén tiene suscritos los correspondientes contratos de acceso a datos.

Plazos de conservación: los establecidos en la normativa aplicable. En el supuesto en concreto de las grabaciones de los exámenes, mientras no estén cerradas las actas definitivas y la prueba de evaluación pueda ser revisada o impugnada.

Derechos: puede ejercitar sus derechos de acceso, rectificación, cancelación, oposición, supresión, limitación y portabilidad remitiendo un escrito a la dirección postal o electrónica indicada anteriormente. En el supuesto que considere que sus derechos han sido vulnerados, puede presentar una reclamación ante el Consejo de Transparencia y Protección de Datos de Andalucía www.ctpdandalucia.es