Kursplan fastställd 2025-02-20 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 55117
- Sökbar för utbytesstudenterJa
- Endast studenter med kurstillfället i programplan.
Poängfördelning
Modul | LP1 | LP2 | LP3 | LP4 | Sommar | Ej LP | Tentamensdatum |
---|---|---|---|---|---|---|---|
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
- TIMAL - Maskinteknik, högskoleingenjör - konstruktion, Årskurs 3 (valbar)
- TIMAL - Maskinteknik, högskoleingenjör - produktion, Årskurs 3 (valbar)
- TKAUT - Automation och mekatronik, Årskurs 3 (valbar)
- TKGBS - Globala system, Årskurs 3 (valbar)
- TKMAS - Maskinteknik, civilingenjör, Årskurs 3 (obligatorisk)
- TKTEM - Teknisk matematik, Årskurs 3 (obligatoriskt valbar)
Examinator
- Johan Niklas Andersson
- Biträdande professor, Strömningslära, Mekanik och maritima vetenskaper
Behörighet
Grundläggande behörighet för grundnivåSökande 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 flervariabelanalysSyfte
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
- Förklara hur en fluid skiljer sig från en solid i termer av kraft-deformationssamband
- Förklara begreppet viskositet
- Definiera Reynolds tal
- Karaktärisera ett strömningsfall och ha kännedom om vilka samband som är giltiga för ett specifikt fall
- Lagrangeskt och Eulerskt betraktelsesätt: redogöra för skillnaden samt avgöra vilket betraktelsesätt som bör tillämpas i ett specifikt fall
- Förklara vad ett gränsskikt och varför det uppkommer
- Förklara koncepten strömlinje, partikelbana och stråk
- Beskriva begreppet skjuvspänning
- Ställa upp en kraftjämvikt för ett fluidelement (krafter och tryckgradienter)
- Förklara begreppen flytkraft och ångbildning
- Lösa problem innefattande variationer i hydrostatiskt tryck och flytkraft
- Definiera Reynolds transportteorem vilket inkluderar att behärska begreppen kontrollvolym och system
- Härleda kontinuitetsekvationen, impulsekvationen och energiekvationen för en kontrollvolym med hjälp av Reynolds transportteorem och lösa problem med hjälp av dessa relationer
- Härleda kontinuitetsekvationen, impulsekvationen och energiekvationen på differentialform
- Härleda och använda Bernoullis ekvation samt kunna använda relationen vilket innefattar att känna till dess begränsningar/giltighet
- Förklara begreppet Newtonsk fluid
- Redogöra för och använda dimensionslösa tal och pi-teoremet
- Redogöra för uppkomsten av friktionsförluster vid rörströmning
- Redogöra för skillnader mellan turbulent och laminär rörströmning
- Lösa rörströmningsproblem använda Moody-diagram
- Redogöra för ett gränsskikts utveckling vid anströmning av en plan platta (omslag laminär turbulent)
- Redogöra för Blasius ekvation
- Ange Reynolds tal för gränsskiktsströmning
- Redogöra för egenskaper hos turbulent strömning
- Förklara Reynolds dekomposition och härleda RANS ekvationerna
- Redogöra för Boussinesqs ansats, turbulent viskositet
- Förklara skillnaden mellan de olika områdena i ett gränsskikt och vad som karaktäriserar respektive område (viskösa underskiktet, bufferskiktet, logområdet)
- Tillämpa von Karmans integralvilkor
- Förklara uppkomsten av flödesseparation (exempelvis vid flöde kring cylinder)
- Redogöra för metoder för undvikande eller senareläggande av avlösning
- Härleda gränsskiktsformulering av Navier-Stokes ekvationer
- Förklara begreppen förträngningstjocklek (displacement thickness), impulsförlusttjocklek (momentum thickness)
- Förklara och använda begreppen strömningsmotstånd, formmotstånd, friktionsmotståd, lyftkraft
- Redogöra för hur utformning av ett föremål och föremålets ytråhet påverkar strömningsinducerade krafterna på föremålet
- Mäta krafter på ett omströmmat objekt i ett modellförsök
- Redogöra för begreppet vorticitet
- Förklara grundläggande begrepp inom området kompressibel strömning (gaslagen, ljudhastighet, isentropisk strömning med areaförändring, normalstöt, Mach-tal, sneda stötar, Prandtl-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
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.