Vakcode: wb1422ATU
Vaknaam: Voortgezette stromingsleer A

Het betreft een College
TUD studiepunten: 4
ECTS studiepunten: 6
Subfaculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek
Docent(en): Nieuwstadt, prof.dr.ir. F.T.M

Tel.: 015-2781005

Trefwoorden:
Stromingsleer, Kinematica, Dynamica, Bewegingsvergelijkingen, Continuïteitswet, Spanning-Vervormingssnelheidsrelatie, Navier-Stokes vergelijkingen, Potentiaaltheorie, Grenslaagtheorie, Stokes stroming

Cursusjaar: 3
Periode: 2/2/0/0
Coll.uren p/w: 2
Andere uren: 3
Toetsvorm: Schriftelijk
Tentamenperiode: 2, 3
(zie jaarindeling)

Voorkennis: wb1123, wb1220, wb1321
Wordt vervolgd door: wb1424ATU, 1424BTU, wb1421A, wb1421B
Uitgebreide beschrijving van het onderwerp:
In dit vak worden de fundamentele en wiskundige basisprincipes van de stromingsleer behandeld. De uitgangspunten zijn de behoudswetten voor massa en impuls. Op basis van deze wetten worden de bewegingsvergelijkingen afgeleid voor een incompressible stroming. Om de vergelijking voor behoud van impuls te kunnen sluiten moet een relatie voorgeschreven worden tussen de oppervlaktespanningstensor en de vervormingssnelheidstensor. De constitutieve vergelijking voor een Newton fluïdum wordt vervolgens geformuleerd en op basis hiervan worden de Navier-Stokes vergelijkingen afgeleid. Eerst worden deze vergelijkingen vereenvoudigd voor het geval van een wrijvingsloos medium. Het resultaat zijn de Euler vergelijkingen. Oplossingen van deze vergelijkingen voor een rotatievrije stroming leiden vervolgens tot een behandeling van potentiaal theorie en de wet van Bernoulli. Deze theorie en wet worden toegepast op een bolstroming en een cilinderstroming. De cilinderstroming is tweedimensionaal en er wordt afgeleid dat in dat geval potentiaaltheorie beschreven kan worden met complexe functie theorie. Deze theorie wordt toegepast op een cilinderstroming in combinatie met een lijnwervel en via conforme transformaties kan een relatie gelegd worden met het begrip liftkracht op een vleugelprofiel. Hierna wordt in de rest van het college de volledige Navier-Stokes-vergelijkingen, dat wil zeggen inclusief de viscositeitsterm, beschouwd waarbij het Reynoldsgetal wordt ingevoerd. Het effect van viscositeit wordt gekoppeld aan dissipatie van energie en diffusie van vorticiteit. Als voorbeeld van hoog visceuze stromingen wordt de Stokes stroming behandeld met name de stroming rond een bol. Voor hoge stroming wordt de grenslaagtheorie afgeleid.
College materiaal:
  • Dictaat Stromingsleer Voortgezette Cursus A (wbmt 1422A), Introduction in Fluid Mechanics by G.K. Batchelor, Cambridge University Press.
Referenties vanuit de literatuur:
Introduction in Fluid Mechanics by G.K. Batchelor, Cambridge University Press. ISBN 0 521 09817 3 paperback
Opmerkingen (Specifieke informatie over tentaminering, toelatingseisen, etc.):
Doel:
Inleiding in de grondslagen van de stromingsleer zodanig dat hiermee een basis gevormd wordt waarop voortgebouwd kan worden door geavanceerde colleges die zich richten op verdere uitdieping van deelgebieden van de stromingsleer.
Computer gebruik:
Computers worden gebruikt voor demonstratie van de stof tijdens college op basis van zelfvervaardigde software en met behulp van het symbolische rekenprogramma Maple.
Practicum:
Tijdens college worden enige demonstraties uitgevoerd om de stof toe te licht en te verlevendigen.
Ontwerp component:
Het is een basisvak dat op zichzelf weinig relatie met ontwerpen heeft
Percentage ontwerponderwijs: 0%