Computational Fluid Mechanics
Objectives
It is intended that the students acquire: the fundamentals of numerical methods for the solution of Navier-Stokes/Reynolds equations, the perception of how the commercial computer codes for computational fluid dynamics work, realize their potential and limitations; the computational practice that will allows to solve concrete problems of Fluid Mechanics in any field of engineering, particularly in mechanical engineering; and the ability to evaluate the solutions.
General characterization
Code
9936
Credits
6.0
Responsible teacher
José Fernando de Almeida Dias, José Manuel Paixão Conde
Hours
Weekly - 4
Total - 62
Teaching language
Português
Prerequisites
It is supposed a strong domain of subjects learned in the courses: Numerical Analysis, Introduction to Computers and Programming, Fluid Dynamics I and II and Heat Transfer.
Bibliography
- J. M. Paixão Conde. Mecânica de Fluidos Computacional: Texto de apoio à disciplina. FCT-UNL.
- H. Versteeg e W. Malalasekra. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. Prentice Hall, 2nd Ed.,2007
- J.H. Ferziger e M. Peric. Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer Verlag, 2nd Ed., 2002.
- J. D. Anderson. Computational Fluid Dynamics. McGraw-Hill, Inc., 1995.
Teaching method
Lectures and problem solving sessions.
Evaluation method
- The assessment is done by a project.
- To succeed students must attend at least 2/3 of the classes (theoretical and practical). And submit, present and discuss: the preliminary project, the progress report and final project in the defined deadlines.
- The final grade is 10% for the preliminary project, 10% for the progress report and 80% for the final project. The grade of these components is obtained by the evaluation of the report, the oral presentation, the discussion and individual questions.
- Relevant dates:
- Entrega do anteprojeto: por email em pdf até às 24h do dia 29 de Setembro (Domingo) e em papel na aula de 2 de outubro.
- Apresentação e discussão do anteprojeto: aula de 2 de outubro; enviar por email a apresentação em pdf até às 24h do dia 1 de Outubro, entregar em papel o pdf da apresentação aquando da apresentação.
- Entrega do relatório de progresso: por email em pdf até às 24h do dia 3 de Novembro (Domingo) e em papel na aula de 6 de Novembro.
- Apresentação e discussão do anteprojeto: aula de 6 de Novembro; enviar por email a apresentação em pdf até às 24h do dia 5 de Novembro, entregar em papel o pdf da apresentação aquando da apresentação.
- Entrega do projeto final: por email em pdf até às 24h do dia 1 de Dezembro e em papel na aula de 4 de Dezembro.
- Apresentação e discussão do projeto: aulas de 11 de Dezembro; enviar por email a apresentação em pdf até às 24h do dia 10 de Dezembro, entregar em papel o pdf da apresentação aquando da apresentação.
- Questões individuais na tarde do dia 11 de Dezembro no gabinete do docente.
Subject matter
- Introduction
- Fundamental fluid flow governing equations. Mathematical nature. Initial and boundary conditions.
- Turbulence. Reynolds equations and turbulence models.
- Finite differences and finite volume methods. Discretization techniques and interpolation. Implementation of boundary conditions.
- Application to problems of pure diffusion, pure convection and convection-diffusion.
- Application to the Navier-Stokes/Reynolds system of equations. Resolution algorithms.
- Mesh discretization of the domain.
- Uncertainty associated with CFD simulations.
- Post-processing of results. Graphic treatment of the results.
- Commercial and open source CFD codes.