Resumen
En esta clase se realiza una introducción a la dinámica de fluidos computacional (CFD) que le permite al estudiante entender los principales principios de CFD. El curso hace énfasis en la solución de problemas prácticos de ingeniería mediante simulaciones CFD, sin descuidar la física y la matemática detrás de los programas CFD. Si bien se presentan las ecuaciones más relevantes en CFD, el tratamiento matemático sólo da cuenta de las bases necesarias para entender CFD. Se revisan temas claves en CFD como generación de mallas, modelamiento matemático de procesos de flujo, turbulencia, solución de problemas en CFD, estado transitorio, funciones definidas por usuario, postproceso, paralelización e inteligencia artificial. Si son del interés de los estudiantes se presentan temas adicionales claves en ingeniería como flujos multifásicos, sistemas reactivos y transferencia de calor.
Profesor: Alejandro Molina
Fecha de inicio: 5 de febrero de 2024
Valor: $2.773.333 cop
Modalidad: Semipresencial
Horario: Viernes 4:00 p.m.- 8:00 p.m.
Servidor Moodle: Google
Créditos: Por definir
Dirigido a
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Dirigido a
ᐯ- Profesionales en cualquiera de los campos de la ingeniería.
Objetivos
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Objetivos
ᐯ- Describir el significado físico de los diferentes términos en las ecuaciones de CFD.
- Aprender a utilizar de forma eficiente un paquete CFD comercial (o de fuente abierta)
- Cuantificar y analizar el error que se obtiene en las simulaciones CFD.
- Comparar distintos algoritmos para solución de CFD propuestos en la literatura-
Perfil del docente
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Perfil del docente
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Alejandro es profesor del departamento de Procesos y Energía de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín. Actualmente realiza investigación en temas relacionados con flujos reactivos. principalmente con incendios y explosiones. Es ingeniero químico de la Universidad Pontificia Bolivariana y obtuvo su doctorado en Ingeniería química y de combustibles de la Universidad de Utah en el 2002. Realizó un posdoctorado entre el 2003 y el 2006 en la Combustion Research Facility en el Laboratorio Nacional de Sandia, en Livermore, California en donde desarrolló investigación relacionada con diagnóstico láser, combustión de carbón en ambientes enriquecidos en oxígeno y en la producción de vidrio. En el 2006 se vinculó como profesor asociado a la Facultad de Minas donde actualmente es profesor titular con tenencia de cargo. Desde el 2022 es miembro correspondiente de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Sus áreas de investigación giran en torno al análisis de flujos reactivos mediante herramientas de simulación física y diagnóstico láser. Es miembro del grupo de investigación Bioprocesos y Flujos reactivos y, con el apoyo de los estudiantes de posgrado y demás miembros de su grupo de investigación, contribuye a diferentes campos de investigación que buscan mejorar las herramientas que se usan para prevenir incendios y explosiones así como el desempeño de la industria local. Ha hecho parte de proyectos de investigación en las áreas de exploración y refinación de petróleo, caracterización de suelos mediante espectroscopia de absorción por plasmas generados por láseres, laboratorios virtuales para la enseñanza de la ingeniería química, análisis CFD aplicado a la mejora de procesos industriales, optimización de plantas para reciclar baterías de plomo-ácido usadas y educación para la prevención de incendios y explosiones mediante la aplicación de tecnologías emergentes. Actualmente hace parte de proyectos de investigación relacionados con la prevención de accidentes por incendios y explosiones y lidera asignaturas relacionadas con la preparación de café como introducción a la ingeniería química e ingeniería de reactores químicos a nivel de pregrado y dinámica de fluidos computacional y simulación de incendios y explosiones a nivel de posgrado.
Contenido de la asignatura
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Contenido de la asignatura
ᐯ1
Introducción a CFD - Definición del problema
2
Mallas en CFD
3
Modelamiento matemático de procesos de flujo
4
Flujo turbulento
5
Herramientas para simulación CFD
6
Estado transitorio
7
Funciones definidas por usuario, postproceso, paralelización
8
Inteligencia artificial
Metodología
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Metodología
ᐯ- Ranade, V.V., Computational Flow Modeling for Chemical Reaction Engineering. 2002, San Diego: Academic Press.
- Versteeg, H.K. y Malalasakera, W. Computational Fluid Dynamics. Prentice Hall, Pearson Education Limited, , Lóndres, 1995, ISBN 0-582-21884-5. En reserva en Biblioteca Facultad de Minas
- Anderson, J.D. Computational Fluid Dynamics. McGraw-Hill, Inc. New York. 1995. ISBN 0-7-001685-2
- Oran, E.S. y Boris, J.P. Numerical Simulation of Reactive Flow. Cambridge University Press, 2 Ed. 2000. ISBN: 978-0521581752
- Panton, R. Incompressible Flow. John Wiley and Sons. 3rd Ed. 2005
- Pope, S.B. Turbulent Flows. Cambridge University Press, 2000.
- Turns, S.R., An Introduction to Combustion Concepts and Applications. 2nd ed. 2002: McGraw-Hill, Inc. 565
- Patankar, S. Numerical heat and mass transfer
Se empleará el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABPr) en el cual se integran varios temas y disciplinas a través del planteamiento de situaciones o problemas específicos, en este caso CFD, que hayan tenido lugar en la vida real. Los estudiantes aplican los temas de clase a esta situación real asumiendo un rol activo, reflexivo y crítico. Cada tema involucra fases de (1) Definición y estructuración de la situación problema; (2) Planeación: identificación de los recursos necesarios para resolver el problema; (3) Socialización de los resultados obtenidos y (4) Evaluación. El ABPr permite que esta asignatura sea aplicable a los diferentes campos en los cuales sus estudiantes se desempeñan en industrias como la aeroespacial, química, de alimentos, petrolera, protección ambiental, protección contra incendios, entre otras.
Evaluación
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Evaluación
ᐯPor definir.