Complementos de Mecânica dos Fluidos

Código:

EM0123

Sigla:

CMF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Calor

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Fluidos e Energia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEM	13	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	5	-	6	45,5	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A unidade curricular pretende fornecer ao futuro engenheiro mecânico, na área de engenharia térmica e fluidos, conhecimentos adicionais em Mecânica dos Fluidos, não abrangidos pelas disciplinas obrigatórias, Mecânica de Fluidos I e II, comuns a todos os alunos do curso, nomeadamente conhecimentos avançados sobre as equações governativas da mecânica de fluidos e suas soluções, teoria da camada limite, fluidos não newtonianos e reologia, microfluídica e turbulência. São apresentadas também algumas noções básicas de mecânica dos fluidos computacional e os alunos têm a oportunidade de utilizar um programa aberto de mecânica de fluidos computacional num pequeno trabalho.

Resultados de aprendizagem e competências

Espírito crítico e capacidade de resolução de problemas complexos de mecânica de fluidos seja envolvendo fluidos simples seja envolvendo fluidos de comportamento reológico complexo.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Análise Matemática I e II, Álgebra Linear e Geometria Analítica, Programação de Computadores, Análise Numérica, Mecânica I e  II,  Termodinâmica I e II, Mecânica de Fluidos I e II, e Transferência de Calor.

Programa

1. As equações governativas da mecânica de fluidos: conceito de fluido newtoniano. Condições de fronteira. Soluções exatas e aproximadas das equações.


2. Teoria da camada limite


3. Noções rudimentares de mecânica de fluidos computacional pela metodologia dos volumes finitos. Serve de base a um dos trabalhos, mas as técnicas não são objeto de avaliação.


4. Fluidos não-newtonianos e reologia:
   
   equações constitutivas reológicas e equação da quantidade de movimento Condições de fronteira, soluções exatas e aproximadas das equações.
   
   


5. Noções básicas de microfluídica


6. Turbulência: uma introdução a noções fundamentais e a modelos de turbulência simples.

Bibliografia Obrigatória

Magrab Edward B.; An engineer.s guide to MATLAB. ISBN: 0-13-011335-2
Stephen B. Pope; Turbulent flows. ISBN: 0-521-59886-9
Munson Bruce R. 1940- 070; Fluid Mechanics. ISBN: 978-1-118-31867-6
Frank M. White; Viscous fluid flow. ISBN: 0-07-240231-8
Libby Paul A.; Introduction to turbulence. ISBN: 1-56032-100-8
Bird R. Byron; Dynamics of polymeric liquids. ISBN: 0-471-80245-X (vol. 1)
Barnes H. A.; An introduction to rheology. ISBN: 0-444-87469-0
Versteeg H. K.; An introduction to computational fluid dynamics. ISBN: 978-0-13-127498-3
Nguyen Nam-Trung; Fundamentals and applications of microfluidics. ISBN: 1580538053
Morrison Faith A.; Understanding rheology. ISBN: 978-0-19-514166-5
C. Bailly e G. Comte-Bellot; Turbulence, Springer, 2015. ISBN: 978-3-319-16159-4

Observações Bibliográficas

Na lista bibliográfica,a alteração ao software de edição da ficha da disciplina deixou de fazer a distinção entre bibliografia principal e suplementar. Na bibliografia principal temos:
- Frank White,Viscous Fluid Flow
- Faith Morrison, Understanding rheology
- Byron Bird, Dynamics of Polymeric liquids:fluid dynamics,vol.1

As restantes obras são complementares. De qualquer das formas só é necessário ver partes dos livros, conforme se assinalará ao longo das aulas.

Um dos trabalhos a realizar utilizará o programa de simulação de escoamentos OpenFoam, podendo o software Matlab ser utilizado para auxiliar no pós-processamento dos dados produzidos pelo OpenFoam, se necessário.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Apresentação de conceitos teóricos e resolução de problemas e casos práticos em sala de aula. Estudo dos mesmos conceitos e resolução de mais casos práticos fora da sala de aula.

Software

OpenFoam
Matlab

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho escrito	70,00
Exame	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	45,00
Trabalho escrito	117,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

De acordo com o regulamento da FEUP em vigor.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação baseia-se em quatro elementos de avaliação: três trabalhos e um exame final. Cada elemento de avaliação tem de ter uma nota mínima de 7 valores para que haja aprovação à disciplina. Assim:

Trabalho 1: conjunto de problemas relativo a soluções das equações de Navier-Stokes e da energia e teoria da camadalimitedinâmica e térmica. Este trabalho tem um peso de 20% para a nota final

Trabalho 2: conjunto de problemas relativo a escoamentos de fluidos não-newtonianos e reologia. Este trabalho tem um peso de 20% para a nota final.

Trabalho 3: trabalho de simulação numérica de escoamentos. Este trabalho tem um peso de 30% para a nota final.

Exame final com consulta: exame versando a teoria dos capítulos 1, 2, 4, 5 e 6, tem um peso de 30% para a nota final.

O desempenho dos vários elementos de cada grupo, nos trabalho em equipe, será avaliado pelos restantes colegas de grupo. Essa avaliação ir-se-á refletir na nota individual de cada trabalho.

Sendo esta unidade curricular maioritariamente de avaliação contínua (70%), com a realização de 3 trabalhos de grupo que decorrem ao longo do semestre, ela não é passível de substituição por avaliação em momento único. Assim, em época de recurso a nota é a média pesada dos trabalhos realizados durante o semestre com a prova de recurso com consulta, que só substitui o exame final e que por isso também só tem um peso de 30% para a nota final. Também é necessário ter nota mínima de 7 valores na prova de recurso escrita para que haja aprovação à disciplina.

 

Provas e trabalhos especiais

não há

Trabalho de estágio/projeto

não há

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Sendo esta unidade curricular maioritariamente de avaliação contínua (70%), com a realização de 3 trabalhos que decorrem ao longo do semestre, ela não é passível de avaliação em momento único, i.e. qualquer prova de avaliação escrita (com consulta) para estudantes com estatuto especial só substitui o exame final e como tal só tem um peso de 30% para a nota final sendo necessário obter em cada trabalho e no exame escrito (final, de recurso ou especial) uma nota mínima de 7 valores.

Assim, a avaliação de estudantes com estatuto especial é idêntica à dos alunos regulares no que diz respeito aos trabalhos, i.e., a realização dos trabalhos de grupo ao longo do semestre, e com nota mínima de 7 valores, é obrigatória, beneficiando somente da possibilidade de aceder a um exame final em época especial e na qual também terá de haver uma nota mínima de 7 valores.

Melhoria de classificação

Sendo esta unidade curricular maioritariamente de avaliação contínua (70% do peso para a nota final), com a realização de 3 trabalhos de grupo que decorrem ao longo do semestre, e um exame final com peso de 30% para a nota final, durante o semestre só é possível fazer melhoria de nota da componente de exame final. A melhoria da nota final da unidade curricular implica a frequência da unidade curricular no ano letivo seguinte, desde que a unidade funcione, conforme estipulado no artigo 18° do regulamento geral de avaliação (despacho nº GR.04/01/2018).

Observações

não há observações