SG2214 Strömningsmekanik 7,5 hp

Fluid Mechanics

All strömning beskrivs matematiskt av samma uppsättning av partiella differentialekvationer, Navier-Stokes ekvationer. Detta omfattar tex, aerodynamik för flygplan, turbulens runt bilar eller i atmosfärens rörelser, termisk konvektion i solen eller runt en människas kropp. Kursen är en djupgående introduktion till strömningsmekanik, med tyngdpunkt på användning av Navier-Stokes ekvationer för att beskriva strömningsmekaniska fenomen. Ekvationerna härleds i detalj och flera exempel på lösningar beskrivs. Förutom tillämpningar inom ingenjörsteknik har strömningsmekanik har också många viktiga tillämpningar inom tex geo-, astro- och biofysik, vilket gör kursen till en bra utgångspunkt för studenter med intresse för varierande tillämpningar.

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

    Maskinteknik
  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

HT19 TTEMM för programstuderande

HT18 TTEMM för programstuderande

HT18 Doktorand för fristående studerande

  • Perioder

    HT18 P1 (7,5 hp)

  • Anmälningskod

    10182

  • Kursen startar

    2018-08-27

  • Kursen slutar

    2018-10-26

  • Undervisningsspråk

    Engelska

  • Studielokalisering

    KTH Campus

  • Undervisningstid

    Dagtid

  • Undervisningsform

    Normal

  • Antal platser *

    Max. 1

    *) Vid fler sökande än platser kommer urval att ske.

  • Kursansvarig

    Anders Dahlkild <aad@kth.se>

  • Lärare

    Anders Dahlkild <aad@kth.se>

  • Målgrupp

    Endast för doktorander på KTH.

Lärandemål

  • Studenten skall kunna formulera matematiska modeller av strömningsmekaniska fenomen, och göra relevanta approximationer.
  • Studenten skall för enkla fall kunna tillämpa de framtagna modellerna (numeriskt eller teoretiskt) och kunna tolka resultatet.
  • Studenten ska skaffa sig en grundläggande förberedelse för att som färdig civilingenjör kunna arbeta med strömningsberäkningar för tekniska problem.

Kursens huvudsakliga innehåll

Studenten skall kunna

  • härleda Navier-Stokes och förklara innebörden dess termer, inklusive spännings- och deformationshastighetstensorerna.
  • beskriva övergången från kompressibla till inkompressibla ekvationer.
  • beräkna strömningsfältet för ett antal s.k. exakta lösningar.
  • härleda vorticitetsekvationen och redogöra för innebörden i dess termer.
  • kunna använda sig av strömfunktion, hastighetspotential och Bernoulli’s ekvation.
  • kunna redogöra för och härleda gränsskiktsapproximationen av Navier-Stokes ekvationer, samt att kunna redogöra för likformighetslösningar till dessa, inklusive enkla termiska gränsskikt.
  • kunna beskriva fenomenet avlösning.
  • kunna redogöra för enkla turbulensfenomen, som tex turbulenta spänningar.
  • härleda Reynoldsmedelvärdesbildade ekvationer.
  • kunna föreslå mätmetoder för att mäta hastigheten i ett strömmande medium.

Kursupplägg

Föreläsningar: 28h

Övningar: 28h

Räknestugor: 4h

Laboration: 3h

Behörighet

Inga särskilda förkunskaper erfordras utöver obligatoriska kurser inom basprogrammen för F och T. 
Utöver obligatoriska kurser inom basprogrammen för B eller M erfordras SG1217 Strömningsmekanik, grundkurs eller SG1220 Teknisk strömningslära.

Rekommenderade förkunskaper

Studenten skall:
Ha goda färdigheter i linjär algebra och differential- och integralkalkyl med flera variabler, vektoranalys, Gauss och Stokes satser, samt lösning av elementära partiella differential ekvationer.
Ha kunskaper om grundläggande strömningsfenomen och bekantskap med elementära strömningsekvationer.
Vana vid datoranvändning med t.ex. Matlab.

Litteratur

Kundu & Cohen, Fluid Mechanics, Academic Press.

Ytterligare kursmaterial kan finnas tillgängligt via kurshemsidan.

Examination

  • INL1 - Inlämningsuppgift/laboration, 3,0, betygsskala: P, F
  • TEN1 - Tentamen, 4,5, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

(TEN1; 4,5 hp), (INL1; 3 hp)
Tentamensmoment med problem som examinerar färdigheter i problemlösning och tillämpning av matematiska metoder.
Inlämningsuppgift/hemtal.
Laboration med datainsamling i vindtunneluppställning och efterföljande databehandling.

Ges av

SCI/Mekanik

Kontaktperson

Anders Dahlkild

Examinator

Anders Dahlkild <aad@kth.se>

Övrig information

Kursen är obligatorisk för studenter som går Strömningsmekanikspåret i masterprogrammet för Teknisk Mekanik.

Påbyggnad

SG2218 Turbulens

SG2215 Kompressibel strömning

SG2221 Vågrörelser och hydrodynamisk stabilitet

SG2212 Strömningsmekaniska beräkningar

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2012.
Examinationsinformation gäller från och med HT2007.