Cr茅ditos ECTS
Cr茅ditos ECTS: 3
Horas ECTS Criterios/Memorias
Trabajo del Alumno/a ECTS: 51
Horas de Tutor铆as: 3
Clase Expositiva: 9
Clase Interactiva: 12
Total: 75
Lenguas de uso
Castellano, Gallego
Tipo:
Materia Ordinaria 惭谩蝉迟别谤 RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos:
F铆sica de Part铆culas
脕谤别补蝉:
F铆sica de la Materia Condensada
Centro
Facultad de F铆sica
Convocatoria:
Primer semestre
Docencia:
Con docencia
惭补迟谤铆肠耻濒补:
Matriculable
| 1ro curso (Si)
La asignatura de F铆sica de Fluidos pretende profundizar en el conocimiento de los fluidos. Se introducir谩n las ecuaciones din谩micas de conservaci贸n de la masa, momento y energ铆a que permitir谩n resolver varios problemas cl谩sicos (Poiseuielle, Stokes, capa l铆mite, movimiento de una burbuja, introducci贸n a la aerodin谩mica, etc).
Posteriormente, una vez que se ha alcanzado un desarrollo de la din谩mica b谩sica de los fluidos, estos se perturban para estudiar las ondas que se propagan en los mismos con aplicaciones en la atm贸sfera o en el oc茅ano. Seguidamente se introducen las distintas inestabilidades que se pueden desarrollar en el seno de los fluidos con ejemplos que se pueden observar diariamente. Finalmente, se introduce al alumno a la turbulencia.
El programa se complementa con la realizaci贸n de simulaciones num茅ricas y problemas que ayudan a visualizar m谩s claramente los conceptos que se pretenden enunciar en las clases de teor铆a.
1. Introducci贸n
Definiciones y notaciones. Ejemplos.
Sistemas lagrangianos y eulerianos.
Ecuaciones de Balance. Masa, momento y energ铆a. Tensores de esfuerzo y de deformaci贸n.
Ecuaci贸n de Navier-Stokes. Ecuaci贸n de continuidad.
Aproximaciones a Navier-Stokes: Euler, Bernoulli, Boussinesq e Hidrost谩tica.
Fluidos newtonianos y no-newtonianos.
Reolog铆a de materiales viscoel谩sticos: Funci贸n caracter铆stica. Efecto de mojado en materiales. Pol铆meros. Fluidos granulares.
Fluidos potenciales/irritacionales.
2. Fluidos Viscosos
Soluciones de Navier-Stokes para fluidos viscosos incompresibles: flujo laminar entre dos placas paralelas, flujo de Couette, flujo de Poiseuille, flujo en un canal de secci贸n regular, pel铆cula delgada, etc.
Ley de Stokes. Fuerzas sobre una esfera r铆gida y una burbuja. Reynolds peque帽o.
Ecuaciones de la capa l铆mite. Soluciones de Falkner-Skan y Prandtl/Blasius. Reynolds alto.
Fuerzas de resistencia y sustentaci贸n. Aerodin谩mica.
Movimiento oscilatorio de un fluido viscoso.
3. Ondas
Definiciones. Par谩metros de ondas.
Ondas gravitacionales superficiales. Efecto de la tensi贸n superficial y la viscosidad. Deriva de Stokes.
Ondas internas en fluidos estratificados. Ondas topogr谩ficas. Ondas de Lee.
Ondas en fluidos en rotaci贸n.
Ondas geof铆sicas.
4. Inestabilidades
Estabilidad e inestabilidad. Ecuaci贸n de Landau.
Inestabilidad de Rayleigh-Taylor.
Inestabilidad de Rayleigh-Plateau.
Inestabilidad de Saffman-Taylor. Diffusion Limited Aggregation (DLA).
Inestabilidad de Kelvin-Helmholtz.
Convecci贸n. Inestabilidad de Rayleigh-B茅nard. Modelo de Lorenz.
Efecto Marangoni. L谩grimas de vino.
Inestabilidad de Taylor-Couette o del flujo entre dos cilindros conc茅ntricos. V贸rtices de Taylor.
Inestabilidad por agregaci贸n
5. Turbulencia
Turbulencia. Propiedades.
Ecuaciones de conservaci贸n promediadas. Tensor de Reynolds.
Problema del cierre. Ecuaci贸n de la energ铆a cin茅tica turbulenta (TKE). Modelos RANS de primer orden.
Cascada de energ铆a. Ley de Kolmogorov 5/3.
鈥� D.J. Achenson. Elementary Fluid Dynamics. Clarendon Press. Oxford (1990).
鈥� C. Bailly and G. Comte Bellot. Turbulence. Springer, Heidelberg (2015).
鈥� G. Batchelor. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge Univ. Press (1967).
鈥� H. Bruus. Theoretical Microfluidics. Oxford Univ. Press (2008).
鈥� S. Chandrasekhar. Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability. Dover Pub. NY (1961).
鈥� A.J. Chorin and J.E. Marsden. A Mathematical Introduction to Fluid Mechanics. Springer-Verlag. NY (1993).
鈥� A.J. Chorin. Vorticity and Turbulence. Springer-Verlag. NY (1994).
鈥� I.G. Currie. Fundamental Mechanics of Fluids. McGraw-Hill (1974).
鈥� T.E. Faber. Fluid Dynamics for Physicists. Cambridge Univ. Press. (1995).
鈥� U. Frisch. Turbulence. Cambridge Univ. Press (1995).
鈥� E. Guyon, J.P. Hulin et L. Petit. Hydrodynamique Physique. Savoirs Actuels, Editions du CNRS (1997).
鈥� P.K. Kundu. Fluid Mechanics. Academic Press (1990).
鈥� L. Landau y E. Lifchitz. Mec谩nica de Fluidos. Curso de F铆sica Te贸rica. Tomo 6. Ed. Mir. (1989).
鈥� J. Lighthill. An Informal Introduction to Theoretical Fluid Mechanics. Clarendon Press. (1986).
鈥� W.D. McComb. The Physics of Fluid Turbulence. Oxford Sci. Pub. (1990).
鈥� B.R. Munson, D.F. Young and T.K. Okiisho. Fluid Mechanics. John Wiley & Sons. NY (1990).
鈥� P. Oswald. Rheophysics. Belin (2005).
鈥� S.B. Pope. Turbulent Flows. Cambridge University Press (2000).
鈥� M. Rieutord. Fluid Dynamics: An Introduction. Springer (2015).
鈥� A.H. Shapiro. The Dynamics and Thermodynamics of Compresible Fluid Flow. Wiley (1953).
鈥� D.J. Tritton. Physical Fluid Dynamics. Oxford Sci. Pub. (1988).
鈥� J.S. Turner. Buoyancy Effects in Fluids. Cambridge Univ. Press (1973).
鈥� M. van Dyke. An Album of Fluid Motion. The Parabolic Press, Stanford CA (1982).
鈥� F.M. White. Fluid Mechanics. McGraw Hill (1994).
B谩sicas y generales:
CG01 - Adquirir la capacidad de realizar trabajos de investigaci贸n en equipo.
CG02 - Tener capacidad de an谩lisis y de s铆ntesis.
CG03 - Adquirir la capacidad para redactar textos, art铆culos o informes cient铆ficos conforme a los est谩ndares de publicaci贸n.
CG04 - Familiarizarse con las distintas modalidades usadas para la difusi贸n de resultados y divulgaci贸n de conocimientos en reuniones cient铆ficas.
CG05 - Aplicar los conocimientos a la resoluci贸n de problemas complejos.
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicaci贸n de ideas, a menudo en un contexto de investigaci贸n.
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resoluci贸n de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos m谩s amplios (o multidisciplinares) relacionados con su 谩rea de estudio.
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una informaci贸n que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y 茅ticas vinculadas a la aplicaci贸n de sus conocimientos y juicios.
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones 煤ltimas que las sustentan a p煤blicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambig眉edades.
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habr谩 de ser en gran medida autodirigido o aut贸nomo.
Transversales:
CT01 - Capacidad para interpretar textos, documentaci贸n, informes y art铆culos acad茅micos en ingl茅s, idioma cient铆fico por excelencia.
CT02 - Desarrollar la capacidad para la toma de decisiones responsables en situaciones complejas y/o responsables.
贰蝉辫别肠铆蹿颈肠补蝉:
CE12 - Proporcionar una formaci贸n especializada, en los distintos campos que abarca la F铆sica Fundamental: desde la f铆sica medioambiental, la f铆sica de fluidos o la ac煤stica hasta fen贸menos cu谩nticos y de radiaci贸n con sus aplicaciones tecnol贸gicas, m茅dicas, etc.
CE13 - Dominar herramientas interdisciplinares, tanto a nivel te贸rico como experimental o computacional, para desarrollar con 茅xito cualquier actividad de investigaci贸n o profesional enmarcada en cualquier campo de la F铆sica.
La materia se desarrollar谩 en horas de clase magistrales que se combinar谩n con seminarios. Se le entregar谩 al estudiante todo el material base necesario para el estudio de la materia. El alumno dispondr谩 de las horas de tutor铆as correspondientes.
La evaluaci贸n de la materia consistir谩 en una combinaci贸n de las diferentes actividades realizadas en clase por lo que la asistencia es imprescindible. Dentro de las actividades evaluables se encuentran boletines de problemas, peque帽os trabajos, y resoluci贸n de simulaciones num茅ricas. Al final de la asignatura se realizar谩 un trabajo m谩s completo que deber谩 ser expuesto y puesto en com煤n con el resto de la clase.
La evaluaci贸n de la materia se compondr谩 de una combinaci贸n de:
- Boletines de problemas y peque帽os trabajos de clase: 60%
- Trabajo final de la asignatura y exposici贸n: 40%
Este tipo de evaluaci贸n implica que el alumno debe asistir a la mayor铆a de las clases y mantener una actitud participativa. En caso de una ausencia superior al 20% del total de horas de clase el alumno deber谩 ser evaluado a trav茅s de un examen global de la asignatura.
La realizaci贸n fraudulenta de cualquier ejercicio o prueba requerida en la evaluaci贸n de esta asignatura implicar谩 la calificaci贸n de reprobado en la convocatoria correspondiente, independientemente del proceso disciplinario que se pueda seguir contra el alumno infractor. Ser谩 considerado fraudulento, entre otros, la realizaci贸n de trabajos plagiados u obtenidos de fuentes accesibles al p煤blico sin reelaboraci贸n o reinterpretaci贸n y sin citaciones a los autores y las fuentes.
Ser谩n necesarias 36 horas de dedicaci贸n presencial (100%) del alumno a la asignatura distribuidas de la siguiente forma,
- Docencia te贸rica 20h
- Docencia interactiva 5h
- Docencia pr谩ctica de laboratorio 10h
- Tutorizaci贸n individual del alumnado 1h
A mayores, es necesario contar con aproximadamente una hora por cada hora presencial de dedicaci贸n a la asignatura.
- Trabajo personal del alumnado y otras actividades 39h
Estudio constante, el seguimiento e interiorizaci贸n al d铆a de los conocimientos introducidos durante las clases te贸ricas y de seminarios permite al alumno un buen seguimiento de la asignatura y una optimizaci贸n de su tiempo pudiendo sacar mayor provecho de las clases.
Consultar bibliograf铆a.
Esta asignatura se complementa muy bien con la de F铆sica No Lineal y con la de Microfluidos.
Vicente P茅rez Mu帽uzuri
Coordinador/a- Departamento
- F铆sica de Part铆culas
- 脕谤别补
- F铆sica de la Materia Condensada
- 罢别濒茅蹿辞苍辞
- 881814010
- Correo electr贸nico
- vicente.perez.munuzuri [at] usc.es
- 颁补迟别驳辞谤铆补
- Profesor/a: Catedr谩tico/a de Universidad
| Lunes | |||
|---|---|---|---|
| 10:00-11:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 |
| Martes | |||
| 10:00-11:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 |
| 惭颈茅谤肠辞濒别蝉 | |||
| 10:00-11:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 |
| Jueves | |||
| 10:00-11:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 |
| Viernes | |||
| 10:00-11:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 |
| 24.01.2025 10:00-14:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 5 |
| 08.07.2025 12:00-14:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 7 |