Kursplan för Strömningsmekanik

Kursplan fastställd 2026-02-19 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

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

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 55140
  • Sökbar för utbytesstudenterJa
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0119 Tentamen 4,5 hp
Betygsskala: TH		4,5 hp
0219 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		1,5 hp
0319 Konstruktionsövning 1,5 hp
Betygsskala: UG		1,5 hp

I program

Examinator

Behörighet

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

Särskild behörighet

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

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. Förklara begreppet viskositet
  3. Definiera Reynolds tal
  4. Karaktärisera ett strömningsfall och ha kännedom om vilka samband som är giltiga för ett specifikt fall
  5. Lagrangeskt och Eulerskt betraktelsesätt: redogöra för skillnaden samt avgöra vilket betraktelsesätt som bör tillämpas i ett specifikt fall
  6. Förklara vad ett gränsskikt och varför det uppkommer
  7. Förklara koncepten strömlinje, partikelbana och stråk
  8. Beskriva begreppet skjuvspänning
  9. Ställa upp en kraftjämvikt för ett fluidelement (krafter och tryckgradienter)
  10. Förklara begreppen flytkraft och ångbildning
  11. Lösa problem innefattande variationer i hydrostatiskt tryck och flytkraft
  12. Definiera Reynolds transportteorem vilket inkluderar att behärska begreppen kontrollvolym och system
  13. Härleda kontinuitetsekvationen, impulsekvationen och energiekvationen för en kontrollvolym med hjälp av Reynolds transportteorem och lösa problem med hjälp av dessa relationer
  14. Härleda kontinuitetsekvationen, impulsekvationen och energiekvationen på differentialform
  15. Härleda och använda Bernoullis ekvation samt kunna använda relationen vilket innefattar att känna till dess begränsningar/giltighet
  16. Förklara begreppet Newtonsk fluid
  17. Redogöra för och använda dimensionslösa tal och pi-teoremet
  18. Redogöra för uppkomsten av friktionsförluster vid rörströmning
  19. Redogöra för skillnader mellan turbulent och laminär rörströmning
  20. Lösa rörströmningsproblem använda Moody-diagram
  21. Redogöra för ett gränsskikts utveckling vid anströmning av en plan platta (omslag laminär turbulent)
  22. Redogöra för Blasius ekvation
  23. Ange Reynolds tal för gränsskiktsströmning
  24. Redogöra för egenskaper hos turbulent strömning
  25. Förklara Reynolds dekomposition och härleda RANS ekvationerna
  26. Redogöra för Boussinesqs ansats, turbulent viskositet
  27. Förklara skillnaden mellan de olika områdena i ett gränsskikt och vad som karaktäriserar respektive område (viskösa underskiktet, bufferskiktet, logområdet)
  28. Tillämpa von Karmans integralvilkor
  29. Förklara uppkomsten av flödesseparation (exempelvis vid flöde kring cylinder)
  30. Redogöra för metoder för undvikande eller senareläggande av avlösning
  31. Härleda gränsskiktsformulering av Navier-Stokes ekvationer
  32. Förklara begreppen förträngningstjocklek (displacement thickness), impulsförlusttjocklek (momentum thickness)
  33. Förklara och använda begreppen strömningsmotstånd, formmotstånd, friktionsmotståd, lyftkraft
  34. 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. Redogöra för begreppet vorticitet
  37. Förklara grundläggande begrepp inom området kompressibel strömning (gaslagen, ljudhastighet, isentropisk strömning med areaförändring, normalstöt, Mach-tal, sneda stötar, Prandtl-Meyer expansion)

Innehåll

  • Grundläggande begrepp inom strömningsmekanik
  • Kontrollvolymsamband för bevarande av massa, impuls, impulsmoment och energi
  • Differentialekvationer för massa, impuls och energi
  • Dimensionsanalys och likformighetslagar
  • Rörströmning
  • Turbulens
  • Gränsskiktsströmning
  • Kompressibel strömning
Kursen innehåller två konstruktionsövningar där grunderna för numerisk beräkning av strömning (CFD) behandlas och där man skapar en 2D grid som används för att simulera ett gränsskikt (laminärt och turbulent) på en plan platta. Programvaran StarCCM+ kommer att användas 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

22 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

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om riktat pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.

Strömningsmekanik | Chalmers