Física (plan 2002) 2020-2

Optativas, Temas Selectos de Mecánica de Fluidos I

Temas Selectos de Mecánica de Fluidos I (9 creditos)

Técnicas experimentales de Visualización de Fluidos.

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

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.

Porcentajes tentativos:

·50% Proyecto final

·20% Tareas y Examen

·30% Prácticas

Cita de presentación del curso Martes 28 y Jueves 30 de enero de 2020 de 3 a 5 pm en el Taller de Hidrodinámica y Turbulencia, ubicado en el sótano del edificio Tlahuizcalpan.

El horario de la clase es fijo Martes y Jueves de 3 pm a 6 pm.

Revisa nuestra galeria de youtube: https://www.youtube.com/channel/UCg06hxhk5EY655tRXUi0Hvg

Temario

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)

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

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

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

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)

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)

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

Revisión de artículos y videos

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