FYSS6451 Virtausmekaniikka 2, osa A (5 op)

Opinnon taso:
Syventävät opinnot
Arviointiasteikko:
0-5
Suorituskieli:
englanti, suomi
Vastuuorganisaatio:
Fysiikan laitos
Opetussuunnitelmakaudet:
2020-2021, 2021-2022, 2022-2023

Kuvaus

  • Dimensionaalisen homogeenisuuden periaate ja dimensioanalyysi

  • Dimensiottomat virtausyhtälöt ja mallintaminen

  • Kitkallisen virtauksen perusteet.

  • Virtauksen epästabiilisuus ja turbulenssi. Turbulentti putkivirtaus

  • Virtauksen energiayhtälö ja kitkahäviön käsite

  • Putkistohäviöiden laskeminen. Moodyn diagrammi ja kertahäviökorrelaatiot

  • Pumput ja turbiinit

  • Putkistojärjestelmien suunnittelun perusteet 

Osaamistavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija

  • ymmärtää dimensioanalyysin perusteet ja osaa käyttää sitä fysikaalisten ongelmien ratkaisemisessa, mallintamisessa ja koesuunnittelussa.

  • osaa luokitella virtaukset kitkallisiin ja kitkattomiin virtauksiin.

  • ymmärtää kitkallisen virtauksen perusteet, epästabiilisuuden ja turbulenssin ilmiönä

  • ymmärtää turbulenssimallinuksen periaatteet ja sen fundamentaaliset vaikeudet.

  • ymmärtää virtaushäviön käsitteen ja sen, minkälaisissa virtausolosuhteissa häviöitä syntyy ja miten niitä voi minimoida.

  • osaa laskea putkistovirtauksessa tapahtuvat häviöt käyttäen Moodyn diagrammia ja kokeellisia kertahäviökertoimia.

  • ymmärtää keskipakopumpun toimintaperiaatteen ja yksinkertaisen pumpputeorian.

  • ymmärtää virtausjärjestelmien suunnittelun periaatteet ja osaa suunnitella yksinkertaisen putkistojärjestelmän. 

Esitietojen kuvaus

  • Matemaattiset menetelmät (Calculus, lineaarialgebra), mekaniikka, virtausmekaniikka 1A, virtausmekaniikka 1B (suositus).

  • Tarvittavia matemaattisia käsitteitä (merkitys ja käytännön laskutaito):
    -Skalaari, vektori ja tensori.
    -Derivaatta ja integraali ml. pinta- ja tilavuusintegraalit
    -Nablaoperaattori. Gradientti divergenssi ja roottori. 

Oppimateriaalit

Luentomuistiinpanot

Kirjallisuus

  • Frank M. White, "Fluid Mechanics”

Suoritustavat

Tapa 1

Kuvaus:
Joka toinen vuosi (alkaen 2022). Itsenäisestä suorituksesta muina aikoina sovittava erikseen.
Arviointiperusteet:
Kurssin läpäisy vaatii vähintään puolet kokonaispisteistä sekä hyväksytyn laboratoriotyön (min. 6 p). Arvioinninkohteet tentti (48 p.), harjoitustehtävät (12 p.), laboratoriotyö (12 p.).
Opetusajankohta:
Periodi 3
Valitaan kaikki merkityt osat
Suoritustapojen osat
x

Osallistuminen opetukseen (5 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
Kurssin läpäisy vaatii vähintään puolet kokonaispisteistä sekä hyväksytyn laboratoriotyön (min. 6 p). Arvioinninkohteet tentti (48 p.), harjoitustehtävät (12 p.), laboratoriotyö (12 p.).
Suorituskieli:
englanti, suomi
Työskentelytavat:
  • Itsenäinen opiskelu, kyselytunnit, harjoitustehtävät, tentti ja laboratoriotyö. 
  • Kurssi perustuu suurelta osin itseopiskeluun viikottaisten opintopakettien avulla.

  • Kurssilla ei ole tavanomaisia luentoja. Viikottain järjestetään kunkin kurssiviikon aiheita käsittelevä keskustelutilaisuus, jossa voidaan käsitellä myös laskuharjoitustehtäviä.

  • Laboratoriotyö tehdään kurssin aikana ja se voidaan suorittaa ja raportoida pareittain. Raportti on jätettävä hyväksyttäväksi viimeistään yhden kuukauden kuluttua kurssin opetuksen päättymisestä.  

Ei julkaistua opetusta