Física (plan 2002) 2015-1

Optativas, Temas Selectos de Mecánica de Fluidos I

Temas Selectos de Mecánica de Fluidos I

Técnicas experimentales de Visualización de Fluidos.

Profesor: Carlos Echeverría Arjonilla email: carlosea1982+vf_2015_2@ciencias.unam.mx

Laboratorio: Carlos Echeverría Arjonilla

Ayudante:Alejandro Aguayo Ortiz email: aaguayoo92+vf_2015_2@gmail.com

El objetivo del curso es introducir al alumno a las principales técnicas experimentales utilizadas en la mecánica de fluidos, la complejidad de las ecuaciones que describen a los fluidos pocas veces se pueden resolver de manera analítica, por lo que la visualización aporta información que ayuda a entender el comportamiento de los mismos.

El curso se evaluara con tareas, exposiciones y un proyecto final.

Porcentajes tentativos:

· 50% Proyecto final

· 25% Tareas

· 25% Exposiciones

Temario

Repaso de mecánica del medio continuo (9h teoría)

• Ecuación de continuidad
• Ecuaciones de Navier-Stokes
• Ecuación de la Energía
• Flujo potencial
• Vorticidad
• Número de Reynolds y Viscosidad
• Análisis de orden de magnitud
• Capa límite
• Turbulencia

Repaso de óptica geométrica (3h teoría y 3h laboratorio)

Cámaras digitales

• CCD (1h teoría y 2h laboratorio)
• Fotografía Digital (3h teoría y 3h laboratorio)
• Fotografía de alta velocidad (1h teoría y 2h laboratorio)
• Tipos de iluminación (3h laboratorio)
  • Luz natural
  • Luz incandescente
  • Luz laser
  • Luz LED
  • Arreglos
• Análisis de imágenes (1h teoría y 2h laboratorio)

Diseño y planeación de experimentos de fluidos (3h teoría 3h laboratorio)

Técnicas de visualización cualitativas

• Trazadores (1h teoría)
• Pintura Sensible a la Temperatura (TSP) y Pintura Sensible a la Presión PSP (1h teoría)
• Shadowgraph
  • Ecuación de Lorenz-Lorentz (1.5h teoría)
  • Distribución de la intensidad de la luz (1.5h teoría)
  • Directo y Rayos paralelos (1h teoría 5h laboratorio)
• Schlieren
  • Teoría (6h teoría)
  • Arreglo con lentes (6h laboratorio)
  • Arreglo Z de espejos (6h laboratorio)
  • Toepler (6h laboratorio)
  • Interferometría (6h laboratorio)

Técnicas de visualización cuantitativas

• Anemometría (1h teoría)
• LDA (1h teoría)
• PIV (6h teoría y 9h laboratorio)
• Background Oriented Schlieren (6h teoría y 9h laboratorio)

Proyecto final (20h laboratorio)

Referencias:

E. Hetch. Óptica. Edit Addison Wesley, 2000

K. Kundu & M. Cohen. Fluid Mechanics. Edit Academic Press second edition, 2002.

W. Fox & T. McDonald. Introduction to fluid mechanics Edit JOHN WILEY & SONS, INC 2011.M.

T. Liu & J. P. Sullivan. Pressure and Temperature Sensitive Paints. Edit Springer, 2005.

S. Settles. Schlieren and shadowgraph Technique, Visualizing Phenomena in Transparent Media. USA, Edit. Springer, 1949.

J. Goldstein. Fluid Mechanics Mesurements. USA, Edit. Taylor&Francis, 1996.

M Raffel, C. Willert & J. Kompenhans. Particle Image Velocimetry, a pratical guide. USA, Edit. Springer, second edition, 2007.

V. D. Milton. An Album of Fluid Motion. Edit The Parabolic Press, 1982.

M. Samimy et. al. A Gallery of Fluid Motion. Edit Cambridge University Press, 2003.

A.J Smits, & T.T. Lim. Flow Visualization Techniques and Examples. Imperial College Press, 2000