Kursplan för Strömningsmekanik

Kursplanen innehåller ändringar
Se ändringar

Kursplan fastställd 2020-02-10 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnFluid mechanics
  • KurskodMTF053
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKMAS
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeMaskinteknik, Sjöfartsteknik
  • InstitutionMEKANIK OCH MARITIMA VETENSKAPER
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 55116
  • Sökbar för utbytesstudenterJa
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0119 Tentamen 4,5 hp
Betygsskala: TH
4,5 hp
  • 30 Okt 2020 fm J
  • 07 Jan 2021 fm J
  • 16 Aug 2021 fm J
0219 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG
1,5 hp
    0319 Konstruktionsövning 1,5 hp
    Betygsskala: UG
    1,5 hp

      I program

      Examinator

      Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

      Behörighet

      Grundläggande behörighet för grundnivå
      Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

      Särskild behörighet

      Samma behörighet som det kursägande programmet.
      Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

      Kursspecifika förkunskaper

      Termodynamik och flervariabelanalys

      Syfte

      Strömmande gaser och vätskor förekommer i en mängd tekniska anordningar. Kursen avser att ge förståelse för de fysikaliska strömningsfenomen som förekommer i tekniska anordningar, samt att ge god kännedom om metoder som används för att lösa verkliga problem.

      Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

      - utföra industriellt utvecklingsarbete inom strömningsområdet - tillämpa såväl kontrollvolymsformuleringar och differentialformuleringar som likformighetslagar - redogöra för grundläggande fenomen och metoder att behandla turbulens samt kompressibel strömning

      1. Förklara hur en fluid skiljer sig från en solid i termer av kraft-deformationssamband

      2. Förstå och kunna förklara begreppet viskositet

      3. Kunna definiera Reynolds tal

      4. Kunna karaktärisera ett strömningsfall och ha kännedom om vilka samband som är giltiga för ett specifikt fall

      5. Lagrangeskt och Eulerskt betraktelsesätt: kunna redogöra för skillnaden samt avgöra vilket betraktelsesätt som bör tillämpas i ett specifikt fall

      6. Kunna förklara vad ett gränsskikt och varför det uppkommer

      7. Kunna förklara koncepten strömlinje, partikelbana och stråk

      8. Förstå och kunna beskriva begreppet skjuvspänning

      9. Ställa upp en kraftjämvikt för ett fluidelement (krafter och tryckgradienter)

      10. Förstå och kunna förklara begreppen flytkraft och ångbildning

      11. Kunna lösa problem innefattande variationer i hydrostatiskt tryck och flytkraft

      12. Kunna definiera Reynolds transportteorem vilket inkluderar att behärska begreppen kontrollvolym och system

      13. Kunna Härleda kontinuitetsekvationen, impulsekvationen och energiekvationen för en kontrollvolym med hjälp av Reynolds transportteorem och lösa problem med hjälp av dessa relationer

      14. Härled kontinuitetsekvationen, impulsekvationen och energiekvationen på differentialform

      15. Kunna härleda och använda Bernoullis ekvation samt kunna använda relationen vilket innefattar att känna till dess begränsningar/giltighet

      16. Förstå och kunna förklara begreppet Newtonsk fluid

      17. Kunna redogöra för och använda dimensionslösa tal och pi-teoremet

      18. Kunna redogöra för uppkomsten av friktionsförluster vid rörströmning

      19. Kunna redogöra för skillnader mellan turbulent och laminär rörströmning

      20. Kunna lösa rörströmningsproblem använda Moody-diagram

      21. Kunna redogöra för ett gränsskikts utveckling vid anströmning av en plan platta (omslag laminär turbulent)

      22. Kunna redogöra för Blasius ekvation

      23. Reynolds tal för gränsskiktsströmning

      24. Redogöra för egenskaper hos turbulent strömning

      25. Förklara Reynolds dekomposition och härleda RANS ekvationerna

      26. Förstå och kunna redogöra för Boussinesqs ansats, turbulent viskositet

      27. Kunna förklara skillnaden mellan de olika områdena i ett gränsskikt och vad som karaktäriserar respektive område (viskösa underskiktet, bufferskiktet, logområdet)

      28. Kunna tillämpa von Karmans integralvilkor

      29. Kunna förklara uppkomsten av flödesseparation (exempelvis vid flöde kring cylinder)

      30. Kunna redogöra för metoder för undvikande eller senareläggande av avlösning

      31. Kunna härleda gränsskiktsformulering av Navier-Stokes ekvationer

      32. Förstå och kunna förklara begreppen förträngningstjocklek (displacement thickness), impulsförlusttjocklek (momentum thickness)

      33. Förstå, kunna förklara och använda begreppen strömningsmotstånd, formmotstånd, friktionsmotståd, lyftkraft

      34. Förstå och kunna redogöra för hur utformning av ett föremål och föremålets ytråhet påverkar strömningsinducerade krafterna på föremålet

      35. Mäta krafter på ett omströmmat objekt i ett modellförsök

      36. Kunna redogöra för begreppet vorticitet

      37. Förstå och kunna förklara grundläggande begrepp inom området kompressibel strömning (gaslagenljudhastighet, isentropisk strömning med areaförändringnormalstötMach-talsneda stötarPrandtl-Meyer expansion)

      Innehåll

      Grundläggande begrepp Kontrollvolymsamband för bevarande av massa, impuls, impulsmoment och energi Differentialekvationer för massa, impuls och energi Dimensionsanalys och likformighetslagar Rörströmning Turbulens Gränsskiktsströmning Kompressibel strömning Konstruktionsövning 2 omfattas av en CFD-övning där man skapar en 2D grid som används för att simulera ett gränsskikt (laminärt och turbulent) på en plan platta. Programvaran ICEM kommer att användas som mesh-verktyg och Fluent för att lösa ekvationerna som beskriver strömningsfältet. I övningen kommer mätdata bifogas som kommer från en vindtunnel där man har mätt upp gränsskikten från en plan platta. Denna data skall jämföras med CFD-simuleringen.

      Organisation

      21 föreläsningar 19 räkneövningar Följande delmoment är obligatoriska i kursen 1 laboration 2 konstruktionsövningar

      Litteratur

      Fluid Mechanics, Frank M. White, McGraw-Hill, New York

      Examination inklusive obligatoriska moment

      Skriftlig tentamen

      Kursplanen innehåller ändringar

      • Ändring gjord på tentamen:
        • 2020-09-30: Plussning Inte längre plussning av GRULG
          Beslut GRULG, plussning ej tillåten