Kursplan för Strömningsmekanik

- 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 (gaslagen, ljudhastighet, isentropisk strömning med areaförändring, normalstöt, Mach-tal, sneda stötar, Prandtl-Meyer expansion)

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.

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

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

Skriftlig tentamen