Mecânica dos Fluidos Avançada

Código:

M.EM027

Sigla:

MFA

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Energia

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Fluidos e Energia
Curso/CE Responsável:	Mestrado 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
M.EM	34	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	39	162

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

Analisar, compreender e caracterizar o comportamento dos fluidos newtonianos, não-newtonianos a macro e micro escala e seus escoamentos nos regimes laminar e turbulento.

Ser capaz de identificar as técnicas a utilizar na resolução de escoamentos de engenharia e resolvê-los pelas vias analítico-numérico e experimental quando possível, e ao  mesmo tempo criar a base para a resolução de problemas de escoamentos mais complexos pela via dos conhecimentos complementares a adquirir no âmbito da Mecânica de Fluidos Computacional.

Resultados de aprendizagem e competências

Espírito crítico e capacidade de resolução de problemas complexos  de mecânica de fluidos e transferência de calor, 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.

É assumido um conhecimento profundo de equações diferenciais e sua integração.

Programa

I-Escoamentos de fluidos newtonianos 

Equações de Cauchy, Navier-Stokes e energia e aproximação de Boussinesq. Soluções exatas e aproximadas.

Teoria da camada limite laminar.

II-Escoamentos de fluidos  não-newtonianos

Intrdução à Reologia

Caracterização reológica de fluidos

Equações constitutivas reológicas para fluidos visco-elásticos e visco-plásticos.

Soluções exatas e aproximadas das equações governativas para fluidos não-newtonianos

III-Perdas de carga

Perdas de carga em regime laminar, escoamentos não-newtonianos

Perdas de carga em regime turbulento, escoamentos não-newtonianos

IV-Microfluídica

Introdução à microfluídica e teoría de mecânica dos fluidos

Técnicas de fabricação.

Caracterização de escoamentos.

V-Fundamentos da turbulência

Natureza da turbulência, equações do movimento.

Descrição estatística de escoamentos turbulentos e equações do escoamento médio.

Escoamentos livres. Escalas de turbulência. Escoamentos de parede.

 

 

Bibliografia Obrigatória

Frank M. White; Viscous fluid flow. ISBN: 0-07-240231-8
Morrison Faith A.; Understanding rheology. ISBN: 978-0-19-514166-5
Nguyen Nam-Trung; Fundamentals and applications of microfluidics. ISBN: 1580538053
Stephen B. Pope; Turbulent flows. ISBN: 0-521-59886-9
Martin Rhodes; Introduction to particle technology. ISBN: 978-0-470-01428-8

Bibliografia Complementar

C. Bailly e G. Comte-Bellot; Turbulence, Springer, 2015. ISBN: 978-3-319-16159-4
Barnes H. A.; An introduction to rheology. ISBN: 0-444-87469-0
Bird R. Byron; Dynamics of polymeric liquids. ISBN: 0-471-80245-X (vol. 1)
Magrab Edward B.; An engineer.s guide to MATLAB. ISBN: 0-13-011335-2
Munson Bruce R. 1940- 070; Fluid Mechanics. ISBN: 978-1-118-31867-6
Libby Paul A.; Introduction to turbulence. ISBN: 1-56032-100-8

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 outros casos práticos fora da sala de aula.

O material projetado será em inglês, e a literatura será também em inglês. Embora a língua oficial do curso seja o inglês, na primeira aula da UC poderá ser decidido optar pela língua portuguesa caso nenhum aluno se oponha a essa alteração, ficando isso registado no campo de observações da página da UC no Sigarra. Decidida a língua a usar, todas as aulas, avaliação e respostas a avaliações decorrerão exclusivamente nessa língua, i.e., se a língua de ensino for o inglês, não serão consideradas válidas respostas em português e vice-versa. Caberá assim aos alunos assegurarem-se de que detêm a necessária proficiência na língua de ensino em todas as suas modalidades, e aos serviços académicos responsáveis pela sua inscrição verificaram atempadamente a documentação que garanta essa proficiência.

O docente da unidade curricular não foi contratado para lecionar em língua inglesa, nem lhe foram exigidas competências nesse domínio, pelo que declina qualquer responsabilidade por eventuais deficiências linguísticas na lecionação em língua inglesa.

Software

Matlab

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	70,00
Trabalho prático ou de projeto	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	39,00
Trabalho escrito	123,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

De acordo com o regulamento da FEUP em vigor.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação desta unidade curricular é realizada por um teste a realizar durante o semestre e por um trabalho de grupo. O trabalho tem o peso de 30% e o teste tem um peso de 70% para a nota final. O teste está previsto para meio do semestre (14 de novembro). 
Os trabalhos a realizar em grupo serão distribuídos pelo docente a finais de outubro e serão entregues nos dias 16 e 17 de dezembro mediante a apresentação em sala de aula pelos alunos, e a respetiva avaliação mediante perguntas formuladas pelo docente.
A aprovação à UC requer média mínima de 9,5 valores no conjunto dos dois elementos de avaliação e nota mínima de 6,5 valores em cada elemento (teste e trabalho).

Fórmula de cálculo: Nota final= 30% Trabalho + 70% Teste

Épocas de recurso, de conclusão de curso, especiais ou outras que não a época normal

A realização do trabalho durante o semestre, com nota mínima de 6,5 valores, é obrigatória para que haja acesso à prova de recurso ou em qualquer época de avaliação, independentemente do estatuto do estudante. Para aprovação é necessário que cada elemento de avaliação (Trabalho e teste) tenha nota mínima de 6,5 valores e que a nota final seja no mínimo de 9,5 valores.

Nota final de épocas de recurso, conclusão de curso, especiais ou outras que não a época normal= 30% Trabalho realizado no semestre + 70% teste

Provas e trabalhos especiais

não há

Trabalho de estágio/projeto

não há

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Devido à existência de uma componente de trabalhos, 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).

Melhoria de classificação

Devido à existência de uma componente de trabalhos, 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

Os alunos terão de ter tido aprovação em unidades curriculares com cobertura programática no mínimo igual ao que é lecionado nas UCs de Termodinâmica 1, Mecânica de Fluidos 1 e 2 e Transferência de Calor da L.EM da FEUP. 

Em caso de discrepância entre os textos das versões portuguesa e inglesa desta ficha, ou em caso do seu mau-entendimento, prevalece sempre o texto na língua nacional de Portugal e respetiva interpretação.