course-details-portlet

TEP4156

Viskøse strømninger og grensesjikt

Velg studieår
Studiepoeng 7,5
Nivå Høyere grads nivå
Undervisningsstart Høst 2020
Varighet 1 semester
Undervisningsspråk Engelsk og norsk
Sted Trondheim
Vurderingsordning Hjemmeeksamen

Om

Om emnet

Faglig innhold

Utledning og diskusjon av grunnligningene i viskøs strømningsmekanikk, med varmeledning og kompressibilitet inkludert. Molekylær bakgrunn for viskositet. Eksakte løsninger som: Couette strømning, Stokes 1. - og 2. problem, Hiemenz stagnasjonsstrømning, Von Karman strømning nær en roterende skive. Grensesjiktapproksimasjonen, Blasius og Falkner-Skan løsningene, effekt av trykkgradient; Pohlhausenmetoden, kriterier for separasjon. Ikke-stasjonære grensesjikt. Stabilitet av laminær strømning, Kelvin-Helmholtz instabilitet, Orr-Sommerfeld ligningen og overslag til turbulens.
Eksempler på numeriske løsninger for interne og eksterne strømninger.

Læringsutbytte

Kunnskaper:
Emnet skal gi studenten kunnskap om:
- Formulering og løsning av strømnings problemer hvor viskositet og varmeledning er av betydning, i særdeleshet ved høye Reynoldstall hvor grensesjikt-approksimasjonen gjelder. Fokus på det laminære strømningsregimet, og kort om stabilitet og overslag til turbulens.
- Kvantitative metoder for løsning av klassiske tilfeller, som Stokes problemene, stagnasjonsstrømning, Blasius og Falkner-Skan problemene, samt integralmetoder for andre grensesjikt med trykkgradient og mulig separasjon. Kvalitative og kvantitative trekk ved stabilitetsteori for parallelle strømninger i enkle geometrier.
- Anvendelser på interne strømninger i rør og kanaler og på enkle prosess-komponenter.

Emnet skal gi studenten innsikt i:
- Bruk av den grunnleggende teorien for viskøse og termiske grensesjikt til å vurdere romlig fordeling av strømning, samt å beregne friksjonskrefter og varmeovergang mellom strømningsmedier og faste grenseflater i maskintekniske sammenhenger.

Ferdigheter:
Emnet skal gjøre studenten i stand til å:
- Beregne kritiske parametre, som friksjonsfaktor og varmefluks ved vegg, samt lokale detaljer i strømningsfeltet, for systemer av enkle geometrier.
- I noen grad å designe prosess komponenter for gitte praktiske formål ut fra krav om ytelser, som for eksempel trykkgjenvinning og termisk utvikling i strømningen.

Generell kompetanse:
Emnet skal gi studenten forståelse for:
- Systematisk anvendelse av det generelle teoretiske grunnlaget for termo-viskøs strømning i teknologisk kontekst, særlig ved høye Reynoldstall.
- Kobling mot potensialteorien i elementær strømningslære og oppbygging av sammensatte løsninger for komplette områder.
- Bruk av standard matematisk verktøy til å analysere og løse reelle strømningsproblemer av teknisk art.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, skriftlige øvinger og en obligatorisk labøving. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.

Obligatoriske aktiviteter

  • Øvinger

Mer om vurdering

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Kursmateriell

F.M.White: Viscous Fluid Flow, McGraw Hill, 3. utgave.
T.Ytrehus: The governing equations in fluid mechanics (16 sider).

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra
TEP4155 5 sp
Dette emne har faglig overlapp med emnet i tabellen over. Om du tar emner som overlapper får du studiepoengreduksjon i det emnet du har dårligst karakter i. Dersom karakteren er lik i de to emnene gis det reduksjon i det emnet som er avlagt sist.

Fagområder

  • Energi- og prosessteknikk
  • Marin hydrodynamikk
  • Fysikk
  • Matematikk
  • Teknologiske fag

Kontaktinformasjon

Emneansvarlig/koordinator

Faglærere

Ansvarlig enhet

Institutt for energi- og prosessteknikk