Kursplan för Strömningsmekanik, fortsättningskurs

Kursplanen innehåller ändringar
Se ändringar

Kursplan fastställd 2019-02-21 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnMechanics of fluids
  • KurskodTME225
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPAME
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeMaskinteknik
  • InstitutionMEKANIK OCH MARITIMA VETENSKAPER
  • BetygsskalaTH - Fem, Fyra, Tre, Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 03117
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0111 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp0 hp0 hp0 hp0 hp0 hp
  • 28 Okt 2019 fm H
  • 08 Jan 2020 em M
  • 25 Aug 2020 fm J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Information saknas

Särskild behörighet

För kurser på avancerad nivå gäller samma grundläggande och särskilda behörighetskrav som till det kursägande programmet. (När kursen är på avancerad nivå men ägs av ett grundnivåprogram gäller dock tillträdeskrav för avancerad nivå.)
Undantag från tillträdeskraven: Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

En grundläggande kurs i strömningsmekanik

Syfte

Kursen ger en introduktion till kontinuummekanik och turbulent strömning.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Manipulera tensoruttryck med hjälp av indexnotation, och använda divergenssatsen och transportteoremet.
  • Härleda Navier-Stokes ekvationer och energiekvationen med hjälp av tensornotation
  • Analytiskt lösa Navier-Stokes ekvationer för ett par enkla strömningsproblem och analysera och förstå dessa strömningsfall
  • Karaktärisera turbulensen
  • Förstå och förklara energispektrum för turbulensen och kaskadprocessen
  • Härled de exakta transportekvationerna för turbulent kinetisk energi
  • Identifiera de olika termerna i denna ekvationer och beskriva vilken roll de spelar
  • Härleda den linjära hastighetslagen och den logaritmiska hastighetslagen för ett turbulent gränsskikt
  • Förstå och förklara modellantagande i k-epsilon-modellen
  • Förstå de två olika metoderna för att behandla väggrandvillkor: väggfunktioner och lågreynoldstalsmodeller
  • Beräkna enkla strömningsfall med ett kommersiellt CFD-program

Innehåll

Studenterna kommer inledningsvis att lära dig grunderna i Cartesiska tensorer och indexnotation. Ett starkt fokus ligger på att härleda och förstå transportekvationerna i tre dimensioner. Dessa ekvationer utgör en allmän grund för strömningsmekanik, turbulens och värmetransport.

I kontinuummekaniken diskuterar vi töjnngshastighetstensorn, vorticitetstensor och vorticitetsvektorn. I anslutning till vorticitet, kommer begreppet virvelfri strömning, friktionsfri strömning och potentialströmning att införas. Transportekvationen för vorticitetsvektorn kommer att härledas från Navier-Stokes ekvationer Fullt utvecklad kanalströmmning kommer att analyseras i detalj. Studenterna analyserar resultaten från en numerisk lösning.

I en konstruktionsuppgift med Matlab kommer studenerna att beräkna olika storheter såsom ökningen av centrumhastigheten, minskningen av väggskjuvspänningen, virvelbildningen samt egenvärden och egenvektorer för hastighetstöjnongstensorn. Under större delen av kursen får studenterna lära sig grunderna i turbulent strömning och turbulensmodellering. Den grundläggande ekvationen för turbulent kinetisk energi kommer att härledas. Vi går sedan vidare till k-epsilon-modellen vilken är den vanligaste turbulensmodellen som används i industrin. Två olika metoder för att behandla randvillkoren vid väggar kommer att studeras. I den ena metoden används grova rutnät nära väggen och man gör antaganden om hur strömning och turbulens ser ut nära väggen; det kallas väggfunktioner. I den andra metoder används ett fint rutnät där man löser upp de viskösa effekterna nära väggen. Man måste då modifiera turbulensmodellen för att ta hänsyn till dessa efffekter. Metoden kallas lågreynoldstalsmodell.

I en andra konstruktionsuppgift med STAR-CCM+ kommer studenterna att få beräkna turbulent strömning för enkla tvådimensionella strömningsfall

För mer information

. Föreläsare hemsida



Organisation

Föreläsningar, En datororövning där man använder Matlab. En andra datorövning där vi använder det kommerisiella CFD-progammet STAR-CCM+ (CFD=Computational Fluid dynamics). Datorövningarna resovisas som skriftliga rapporter

Litteratur

E-bok som laddas ner från kurshemsidan

Examination inklusive obligatoriska moment

Konstruktionsuppgifter och skriftlig tentamen

Kursplanen innehåller ändringar

  • Ändring gjord på tentamen:
    • 2019-09-20: Plats Plats ändrat från Johanneberg till M av grunnet
      [2020-01-08 7,5 hp, 0111]
    • 2019-09-09: Plats Plats ändrat från Johanneberg till Hörsalar på hörsalsvägen av grunnet
      [2019-10-28 7,5 hp, 0111]