Física (plan 2002) 2019-1

Optativas, Temas Selectos de Mecánica de Fluidos I

Técnicas experimentales de Visualización de Fluidos.

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

Profesor: David Porta Zepeda email: davidporta@ciencias.unam.mx

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. En el curso se dará toda la información necesaria.

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

Por favor visiten nuestro canal de Youtube: Taller Hidrodinámica.

Horario fijo para Martes y Jueves de 3 pm a 6 pm.

Cita de presentación del curso Martes 7 y Miércoles 8 de Agosto de 2018 de 3 a 5 pm en el Taller de Hidrodinámica y Turbulencia, ubicado en el sótano del edificio Tlahuizcalpan.

Temario

1 Repaso de mecánica del medio continúo (9h teoría y 3h laboratorio)

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

2 Repaso de óptica geométrica (3.5h teoría y 2.5h laboratorio)

• Frentes de Onda (Plana, Esférica y Gaussiana) 5 min
• Lentes (convergentes, divergentes, cilíndricas, rayos paralelos) 30 min y 1 h
• Lentes cilíndricas, asféricas, lentes compuestas)
• Color (RGB y CMYK)

3 Cámaras digitales

• Fotografía Analógica y Digital (3h teoría y 3h laboratorio)
• Historia 10 min
• Composición 5 min
• Distancia Focal 5 min
• Tipos de lentes (Macro, Tele-macro, gran angular) 10 min
• Diafragma 10 min
• Profundidad de campo
• Tiempo de Exposición 20 min
• Tipo de Grano (ISO) 15 min
• Balance de blanco 5 min
• Auto enfoque 5 min
• Zoom (Digital y óptico) 5 min
• Detectores (1h teoría y 3h laboratorio)
• CCD y CMOS 40 min
• Fotografía de alta velocidad (1h teoría y 2h laboratorio)
• Tipos de iluminación (3h laboratorio)
• Luz natural
• Luz incandescente
• Luz laser
• Luz LED
• Arreglos

5 Análisis de imágenes (1h teoría y 2h laboratorio)

6 Técnicas de visualización cualitativas

• Pintura Sensible a la Temperatura (TSP) y Pintura Sensible a la Presión PSP (1h teoría)
• Trazadores (1h teoría)
• Túnel de viento
• 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)

7 Técnicas de visualización cuantitativas

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

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

• Revisión de artículos y videos

9 Proyecto final

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
• D. C. Baird., Experimentación., Pearson Educación., México 1991
• G. L. Squires., Practical Phisics., Cambridge,. United Kingdom 2001