La asignatura, que se imparte desde el Área de Mecánica de Fluidos (mecanicafluidos.uned.es) del Departamento de Mecánica, tiene por objeto completar y ampliar los conocimientos adquiridos por los estudiantes durante sus estudios de grado sobre mecánica de fluidos y sus diversas aplicaciones en ingeniería, y en la asignatura "Métodos Computacionales en Ingeniería" cursada en el módulo I de este postgrado. Está incluida en varios itinerarios del máster ("Ingeniería Mecánica", "Ingeniería de Construcción y Fabricación", "Ingeniería Energética" y "Tecnologías Aplicadas al Medioambiente"), y está estrechamente relacionada con la línea de investigación "L.07. Simulación computacional de flujos de fluidos de interés industrial" del itinerario "Ingeniería Mecánica". La asignatura proporcionará a los alumnos conocimientos introductorios que resultan imprescindibles para la investigación en diversos campos de la ingeniería que utilizan metodologías basadas en la dinámica de fluidos computacional. Por otra parte, son cada vez más numerosas las empresas de diversos sectores de la industria que requieren ingenieros con conocimientos avanzados en técnicas computacionales aplicadas a la ingeniería de fluidos.

Debido a la complejidad que representa el estudio avanzado de la mecánica de fluidos, de las técnicas numéricas utilizadas en dinámica de fluidos computacional para simular distintos tipos de flujos de fluidos, y la aplicación de dichas técnicas a la simulación y modelización de problemas fluidomecánicos de interés en distintas ramas de la ingeniería, el curso tiene un carácter introductorio, y será de especial utilidad cuando se tenga el propósito de abordar un trabajo de investigación dentro del máster o de realizar la tesis doctoral en el campo de la dinámica de fluidos computacional.

Para iniciar el estudio del curso son necesarios conocimientos previos de mecánica de fluidos. Puede resultar conveniente repasar los temas estudiados con anterioridad sobre las ecuaciones generales de la mecánica de fluidos y sobre las distintas formas simplificadas de dichas ecuaciones que pueden ser aplicadas en el estudio de distintos tipos de flujos.

La tutorización y el seguimiento del aprendizaje se realizará principalmente a través del curso virtual. También pueden realizarse consultas presenciales y telefónicas a los profesores del equipo docente preferentemente en el siguiente horario:

D. Julio Hernández Rodríguez

Lunes, de 16 a 20 h.
Depto. de Mecánica, ETS de Ingenieros Industriales, Despacho 1.45
Tel.: 91 398 64 24
Correo electrónico: jhernandez@ind.uned.es

D. Claudio Zanzi

Lunes, de 16 a 20 h.
Dpto. de Mecánica, ETS de Ingenieros Industriales. Despacho 1.36
Tel.: 91 398 89 13
Correo electrónico: czanzi@ind.uned.es

Dirección postal:

Dpto. de Mecánica, ETS de Ingenieros Industriales
C/ Juan del Rosal 12
28040 Madrid

Competencias Básicas:

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales:

CG01 - Desarrollar capacidad de análisis y síntesis de la información científico-técnica

CG02 - Adquirir el conocimiento de los métodos y técnicas de investigación

CG03 - Adquirir destrezas en la búsqueda y gestión bibliográfica y documental

CG04 - Desarrollar capacidad de razonamiento crítico

CG05 - Desarrollar habilidades técnicas, de análisis y síntesis: resolución de problemas, toma de decisiones y comunicación de avances científicos.

CG06 - Desarrollar habilidades sistémicas (metodológicas): aplicación de conocimientos; habilidades en investigación; y creatividad

Competencias Específicas:

CE3 - Elaborar y tratar modelos matemáticos que representen el comportamiento de los sistemas industriales

CE5 - Adquirir destrezas en la aplicación de técnicas de simulación computacional

CE8 - Tomar conciencia de la importancia de la adquisición del conocimiento científico a la luz de la teoría de la ciencia actual, así como de la diversidad metodológica

El objetivo principal del curso es el estudio introductorio de conceptos fundamentales que intervienen en la resolución numérica de las ecuaciones en derivadas parciales que describen distintos tipos de flujos de fluidos. El campo de aplicación de la dinámica de fluidos computacional es extraordinariamente amplio, y las técnicas numéricas utilizadas en el estudio de distintos tipos de flujos son muy diversas, por lo que obviamente sólo es posible adoptar en este curso un enfoque de tipo introductorio, abordando en primer lugar contenidos de carácter general, y centrando posteriormente el estudio en determinados tipos de flujos o métodos numéricos más específicos.

Los principales objetivos específicos de aprendizaje que se pretende que alcancen los estudiantes durante el curso son los siguientes:

1. Adquirir un conocimiento suficientemente avanzado de la mecánica de fluidos y de las ecuaciones generales que describen los distintos tipos de flujos de fluidos, de forma que se adquiera la destreza necesaria para identificar los parámetros relevantes en cada problema, el modelo matemático más adecuado para su descripción y las condiciones de contorno apropiadas en cada caso.

2. Adquirir un conocimiento adecuado de los distintos tipos de ecuaciones que pueden describir la gran variedad de flujos de interés en ingeniería y, para cada uno de ellos, las técnicas necesarias para abordar su discretización y resolución numérica.

3. Conseguir una adecuada capacidad para saber elegir las técnicas numéricas más apropiadas para resolver los distintos tipos de flujos.

4. Familiarizarse con la sintaxis de los lenguajes de programación más utilizados para el desarrollo de códigos numéricos.

5. Adquirir capacidad para desarrollar códigos propios para simular flujos relativamente sencillos y representar gráficamente los resultados obtenidos.

6. Conseguir una adecuada capacidad para utilizar códigos numéricos de propósito general para el estudio de problemas de cierta complejidad en ingeniería.

La metodología se basa en el modelo metodológico de educación a distancia de la UNED. Las actividades formativas están basadas principalmente en la interacción con el equipo docente y el trabajo autónomo de los estudiantes. El equipo docente proporcionará orientaciones y material de apoyo para el estudio de la asignatura y atenderá las consultas que planteen los alumnos. El trabajo autónomo estará marcado por una serie de actividades de aprendizaje, tales como el estudio de contenidos teóricos y la realización de pruebas de evaluación continua y pruebas presenciales. El porcentaje de dedicación del estudiante a las diferentes actividades formativas se repartiría entre un 20% de interacción entre el profesor y el estudiante, un 70% de trabajo autónomo y un 10% de tiempo dedicado a actividades de evaluación.

El marco principal en el que se desarrolla el curso es el curso virtual, que constituye la herramienta más importante de comunicación entre los estudiantes y el equipo docente y de los estudiantes entre sí. A través de esta plataforma virtual el estudiante tendrá acceso principalmente a los siguientes elementos de apoyo:

1. El módulo de contenidos, en el que se pondrán a disposición de los estudiantes unos apuntes complementarios sobre mecánica de fluidos y unas orientaciones en las que se recogerán recomendaciones sobre el estudio de la asignatura y toda la información necesaria actualizada.
2. Prueba de evaluación continua, que permitirá al estudiante hacer un seguimiento de su progreso en la adquisición y asimilación de conocimientos y servir de medio de evaluación junto con la prueba presencial.
3. Los foros de debate, en los que el estudiante podrá ir planteando las dudas que le vayan surgiendo en el estudio de los contenidos de la asignatura, y en los que recibirá las correspondientes aclaraciones por parte del equipo docente. Los estudiantes también podrán participar en los foros contestando cuestiones formuladas por sus compañeros.

• Aris, R., Vectors, Tensors, and the Basic Equations of Fluid Mechanics, Dover, 1962.
• Baker, A.J., Finite Element Computational Fluid Dynamics, Hemisphere, 1983.
• Batchelor, G.K., An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, 1967.
• Crespo, A., Mecánica de fluidos, Thomson, 2006.
• Cuvelier, C., Segal, A. y Van Steenhoven, A.A., Finite Element Methods and Navier-Stokes Equations, Reidel, 1986.
• Ferziger, J.H., y Peric, M., Computational Methods for Fluid Dynamics, Segunda edición, Springer-Verlag, 1999.
• Fletcher, C.A.J., Computational Techniques for Fluid Dynamics, Vols. I y II, Springer-Verlag, 1991.
• Gresho, Ph.M., The Finite Element Method in Viscous Incompressible Flows, Lecture Notes in Engineering, Vol. 43, pp. 148-190, Springer, 1989.
• Hirsch, C., Numerical Computation of Internal and External Flows, John Wiley and Sons, Vols. 1 y 2, 1988.
• Hoffmann, K.A., y Chiang, S.T., Computational Fluid Dynamics, 4a Edición, Vols. I a III, Engineering Education Systems, 2000.
• Liñán, A., Mecánica de Fluidos, Publicaciones de la ETS de Ingenieros Aeronáuticos, 1967.
• Peyret, R., and Taylor, T.D., Computational Methods in Fluid Flow, Springer- Verlag, 1983.
• Pironneau, O., Finite Element Methods for Fluids, John Wiley and Sons, 1989.
• Versteeg, H.K. y Malalasekera, W., An Introduction to Computational Fluid Dynamics, Prentice Hall, 2007.
• Wendt, J.F. (Editor), Computational Fluid Dynamics. An Introduction, Springer- Verlag, 1992.
• Wilcox, D.C., Turbulence Modeling for CFD, CDW Industries, Inc., La Cañada, California, 1994.

El principal medio de apoyo lo constituye el curso virtual, en el que se incluyen foros de debate, anuncios, orientaciones adicionales para el estudio, recursos didácticos disponibles en Internet, material didáctico complementario en línea e información actualizada.