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Milovan Peric

Si estás leyendo esto, probablemente te interese explorar la dinámica de fluidos computacional o CFD (computational fluid dynamics) aplicada mediante el software Simcenter STAR-CCM+ u otra herramienta CFD. Este curso puede ser un primer paso para mejorar tu rendimiento laboral y avanzar en tu trayectoria profesional o académica.

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Si estás leyendo esto, probablemente te interese explorar la dinámica de fluidos computacional o CFD (computational fluid dynamics) aplicada mediante el software Simcenter STAR-CCM+ u otra herramienta CFD. Este curso puede ser un primer paso para mejorar tu rendimiento laboral y avanzar en tu trayectoria profesional o académica.

Hemos creado este curso para ayudarte a utilizar los conocimientos de la física de fluidos y la dinámica de fluidos computacional para obtener de la forma más eficiente soluciones de calidad a los problemas de transferencia de calor y flujo. En este curso no se dan instrucciones sobre cómo utilizar un programa informático en particular. En todas las simulaciones presentadas en este curso, se utilizó únicamente Simcenter STAR-CCM+. Aun así, los resultados del aprendizaje serían los mismos si se utilizara otro software público o comercial, siempre que tenga las mismas funcionalidades.

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What's inside

Syllabus

Introducción a la dinámica de fluidos computacional aplicada
En la semana 1, se estudiará el flujo en un canal con un obstáculo semicircular en la pared inferior para introducir los modelos básicos de flujo (ecuaciones de Euler, Navier-Stokes y Navier-Stokes promediadas por Reynolds), las características básicas de la mayoría de los flujos en aplicaciones de ingeniería (capa límite, capa de deslizamiento, separación de flujo, zona de recirculación) y los enfoques para simular flujos que presentan estos fenómenos. Se explica la distinción entre flujos no viscosos, laminares y turbulentos, así como la forma de visualizar y analizar las características del flujo y el modo en que el conocimiento del régimen de flujo afecta el diseño de la malla computacional y a la elección de los modelos físicos y los parámetros de simulación. Por último, se presentan las formas de aumentar la eficiencia de la simulación y la estimación de los errores de discretización.
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Flujos en difusores y toberas
En la semana 2, se estudiarán los flujos en difusores y toberas. Son representaciones genéricas de secciones transversales divergentes o convergentes de trayectorias de flujo que están presentes en muchas aplicaciones de ingeniería. Tanto en los difusores como en las toberas, se producen separaciones y recirculaciones de flujo si los ángulos de divergencia o convergencia son suficientemente altos. En las geometrías de difusores simétricos, el flujo suele ser asimétrico, y en las toberas puede producirse una vena contracta. Se explican estos fenómenos y la evaluación de la eficiencia de la conversión energética, así como las pérdidas de energía. También se analizan los efectos de los detalles geométricos (variación del ángulo de expansión/contracción, redondeo de las esquinas con diferentes radios) y la succión a través de las paredes del difusor.
Flujos secundarios y de vórtice
En la semana 3, estudiaremos el flujo inducido por presión o turbulencia en direcciones distintas de la trayectoria del flujo primario. En primer lugar, se analizan en detalle los flujos secundarios tridimensionales originados por la presión en codos de ductos o tuberías, y luego se pasa al análisis del flujo secundario originado por la turbulencia en ductos con secciones transversales no circulares. Se describe la física que subyace tras estos fenómenos y se explican las formas de simularlos. A continuación, se analizan los flujos de vórtice de herradura y de punta; que también son representaciones genéricas de flujos que se generan en muchas aplicaciones prácticas con uniones de cuerpos y puntas libres. The flow physics, computational details (design of an optimal grid and its local refinement, the choice of physics models and the simulation approach) are explained.
Flujos alrededor de un cilindro circular
En la semana 4, estudiaremos los flujos alrededor de un cilindro circular con números de Reynolds entre 5 y 5 millones. El cilindro circular es una representación genérica de un cuerpo esbelto expuesto a un flujo transversal; se trata de situaciones que se dan en muchas aplicaciones prácticas. Dependiendo del número de Reynolds, el flujo puede ser de Stokes (lento), laminar estacionario o no estacionario, o turbulento. La separación y recirculación del flujo pueden adoptar formas muy diversas y dar lugar a desprendimientos de vórtices (la calle de vórtices de von Karman), a la transición a la turbulencia en la estela, en capas de deslizamiento o en capas límite en la superficie del cilindro. Se describen tanto las crisis de arrastre en un cilindro con número de Reynolds crítico como el efecto Magnus en un cilindro giratorio. Se presentan distintas técnicas de simulación de flujos turbulentos: simulación numérica directa, simulación de grandes remolinos o solución de las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds utilizando distintos modelos de turbulencia, y se explica qué técnica es adecuada para cada tipo de flujo.
Flujos con transferencia de calor
En la semana 5, estudiaremos la transferencia de calor, incluida la conducción en sólidos, la convección natural y forzada en fluidos, y la transferencia de calor conjugada. Explicaré cómo se transfiere el calor entre medios continuos en la interfase sólido-fluido, en qué se diferencian los flujos laminares de los turbulentos, qué propiedades de una malla computacional son deseables en la interfase líquido-sólido y por qué son importantes las capas de prismas en las paredes. Se hace hincapié en la diferencia entre estratificación estable e inestable en los flujos de convección natural y en la importancia de tener en cuenta la dependencia correcta de las propiedades del fluido con respecto a la temperatura. Por último, se explica cómo simular de forma óptima la transferencia de calor simultánea a través de múltiples corrientes de flujo separadas por cuerpos sólidos.

Good to know

Know what's good
, what to watch for
, and possible dealbreakers
La descripción del curso deja claro que es adecuado para estudiantes y profesionales que deseen profundizar sus conocimientos sobre dinámica de fluidos computacional (CFD) y sus aplicaciones
El plan de estudios del curso cubre aspectos fundamentales de la dinámica de fluidos computacional, desde los conceptos básicos hasta aplicaciones específicas como el flujo alrededor de objetos y la transferencia de calor
El curso se apoya en el uso del software Simcenter STAR-CCM+, pero también destaca que los conceptos y técnicas aprendidos se pueden aplicar utilizando otras herramientas de CFD

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Activities

Be better prepared before your course. Deepen your understanding during and after it. Supplement your coursework and achieve mastery of the topics covered in Dinámica de fluidos computacional aplicada with these activities:
Compilación de recursos de aprendizaje
Organizar y revisar los materiales del curso, como notas, asignaciones y exámenes, mejorará la retención y el dominio del tema.
Show steps
  • Cree un sistema de archivo digital o físico para los materiales del curso.
  • Revise periódicamente las notas, las asignaciones y las soluciones de los exámenes para reforzar la comprensión.
Repaso de ecuaciones diferenciales
Repasar las ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales ayudará a solidificar los conceptos fundamentales utilizados en la dinámica de fluidos computacional.
Show steps
  • Revise las ecuaciones diferenciales ordinarias, incluidas las técnicas de resolución analítica y numérica.
  • Revise las ecuaciones diferenciales parciales, centrándose en las ecuaciones de Euler, Navier-Stokes y Navier-Stokes promediadas por Reynolds.
Tutoriales de simulación de flujo
Los tutoriales guiados proporcionarán capacitación práctica en el uso de software de dinámica de fluidos computacional, como Simcenter STAR-CCM+.
Show steps
  • Complete los tutoriales introductorios sobre la interfaz y las funcionalidades básicas de Simcenter STAR-CCM+.
  • Realice tutoriales específicos sobre los fenómenos de flujo cubiertos en el curso, como el flujo en difusores y toberas.
Five other activities
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Modelado de flujo en un canal rectangular
La realización de una simulación básica de dinámica de fluidos computacional proporcionará una comprensión práctica de los principios y las técnicas de simulación.
Show steps
  • Configure el modelo geométrico de un canal rectangular.
  • Defina las condiciones de contorno y los parámetros de simulación.
  • Resuelva la simulación y analice los resultados, incluidas la velocidad, la presión y la turbulencia.
Sesiones de discusión en línea
Participar en discusiones con compañeros enriquecerá la comprensión de los conceptos y permitirá compartir conocimientos y experiencias.
Show steps
  • Únase a los foros de discusión en línea del curso.
  • Plantee preguntas y comparta perspectivas sobre los temas cubiertos en el curso.
Video explicativo sobre un concepto de CFD
Crear contenido educativo sobre un concepto de dinámica de fluidos computacional profundizará su comprensión y le permitirá compartir conocimientos con otros.
Show steps
  • Elija un concepto específico de CFD para explicar.
  • Investigue y comprenda el concepto a fondo.
  • Cree un video explicativo que sea claro, conciso y atractivo.
Informe de simulación de flujo
La redacción de un informe de simulación de flujo proporcionará una oportunidad para aplicar los conocimientos y habilidades adquiridas en el curso.
Show steps
  • Elija un caso de simulación de flujo específico para analizar.
  • Realice la simulación utilizando Simcenter STAR-CCM+ o un software de dinámica de fluidos computacional similar.
  • Redacte un informe que describa los parámetros de simulación, los resultados y las conclusiones.
Contribución a proyectos de CFD de código abierto
Contribuir a proyectos de código abierto relacionados con la CFD ampliará sus conocimientos, habilidades prácticas y lo conectará con una comunidad de expertos.
Show steps
  • Identifique los proyectos de CFD de código abierto que le interesan.
  • Lea la documentación del proyecto y comprenda su código base.
  • Realice mejoras o agregue nuevas funciones al proyecto.

Career center

Learners who complete Dinámica de fluidos computacional aplicada will develop knowledge and skills that may be useful to these careers:
CFD Analyst
CFD Analysts use computational fluid dynamics (CFD) software to analyze the flow of fluids. They use this information to design and optimize products and systems, such as aircraft, cars, and buildings. This course may be useful for CFD Analysts by teaching the fundamentals of computational fluid dynamics, including the governing equations, numerical methods, and turbulence modeling. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve complex fluid flow problems.
CFD Modeler
CFD Modelers use computational fluid dynamics (CFD) software to create and analyze models of fluid flow. They use these models to predict how fluids will behave in different situations, such as how air will flow around an aircraft or how water will flow through a pipe. This course may be useful for those who want to become CFD Modelers by teaching the fundamentals of computational fluid dynamics, including the governing equations, numerical methods, and turbulence modeling. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve complex fluid flow problems.
Computational Fluid Dynamics Engineer
A Computational Fluid Dynamics Engineer develops computer simulations of fluid flow to predict and optimize the performance of a wide range of products and systems. This course may be useful for this role by teaching the fundamentals of computational fluid dynamics, including the governing equations, numerical methods, and turbulence modeling. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve complex fluid flow problems.
Fluid Dynamics Engineer
A Fluid Dynamics Engineer designs and analyzes fluid systems, such as those used in aircraft, cars, and power plants. They use their knowledge of fluid mechanics to optimize the performance of these systems. This course may be useful for Fluid Dynamics Engineers by teaching the fundamentals of computational fluid dynamics, including the governing equations, numerical methods, and turbulence modeling. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve complex fluid flow problems.
Petroleum Engineer
Petroleum Engineers design, build, and operate systems to extract oil and gas from the earth. They use their knowledge of geology, reservoir engineering, and drilling engineering to optimize the performance of these systems. This course may be useful for Petroleum Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of oil and gas systems, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in petroleum engineering applications.
Civil Engineer
Civil Engineers design, build, and maintain infrastructure, such as roads, bridges, and buildings. They use their knowledge of mechanics, materials science, and hydraulics to optimize the performance of this infrastructure. This course may be useful for Civil Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of civil infrastructure, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in civil engineering applications.
Nuclear Engineer
Nuclear Engineers design, build, and operate nuclear power plants. They use their knowledge of nuclear physics, thermodynamics, and materials science to optimize the performance of these plants. This course may be useful for Nuclear Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of nuclear power plants, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in nuclear engineering applications.
Mechanical Engineer
Mechanical Engineers design, build, and test mechanical systems, such as engines, turbines, and robots. They use their knowledge of physics, mathematics, and materials science to optimize the performance of these systems. This course may be useful for Mechanical Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of mechanical systems, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow.
Manufacturing Engineer
Manufacturing Engineers design, build, and operate manufacturing systems. They use their knowledge of mechanics, materials science, and industrial engineering to optimize the performance of these systems. This course may be useful for Manufacturing Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of manufacturing systems, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in manufacturing applications.
Materials Engineer
Materials Engineers design, develop, and test materials. They use their knowledge of chemistry, physics, and mathematics to optimize the properties of these materials. This course may be useful for Materials Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of materials, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in materials science applications.
Automotive Engineer
Automotive Engineers design, build, and test automobiles and other vehicles. They use their knowledge of mechanics, materials science, and thermodynamics to optimize the performance of these vehicles. This course may be useful for Automotive Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of automobiles, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in automotive applications.
Aerospace Engineer
Aerospace Engineers design, build, and test aircraft, spacecraft, and other aerospace vehicles. They use their knowledge of aerodynamics, thermodynamics, and materials science to optimize the performance of these vehicles. This course may be useful for Aerospace Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of aerospace vehicles, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in aerospace applications.
Power Plant Engineer
Power Plant Engineers design, build, and operate power plants. They use their knowledge of thermodynamics, fluid dynamics, and electrical engineering to optimize the performance of these plants. This course may be useful for Power Plant Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of power plants, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in power plant applications.
Chemical Engineer
Chemical Engineers design, build, and operate chemical plants and processes. They use their knowledge of chemistry, physics, and mathematics to optimize the performance of these plants and processes. This course may be useful for Chemical Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of chemical plants and processes, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in chemical engineering applications.
Environmental Engineer
Environmental Engineers design, build, and operate systems to protect the environment. They use their knowledge of chemistry, biology, and physics to optimize the performance of these systems. This course may be useful for Environmental Engineers by teaching a wide range of skills that can be applied to the design and analysis of environmental systems, including the basics of computational fluid dynamics. With this knowledge, you can develop and use CFD software to solve problems related to fluid flow in environmental engineering applications.

Reading list

We've selected nine books that we think will supplement your learning. Use these to develop background knowledge, enrich your coursework, and gain a deeper understanding of the topics covered in Dinámica de fluidos computacional aplicada.
Este libro ofrece una introducción completa a los fundamentos de la dinámica de fluidos computacional. Es una excelente lectura de referencia para este curso, ya que cubre una amplia gama de temas y ofrece numerosos ejemplos y aplicaciones prácticas.
Este libro proporciona una cobertura integral de los fundamentos y aplicaciones de la dinámica de fluidos computacional. Es una referencia valiosa para comprender los conceptos teóricos subyacentes y su aplicación en la práctica.
Este libro proporciona una introducción completa a la modelización CFD en ingeniería. Cubre una amplia gama de temas, desde los fundamentos teóricos hasta las aplicaciones prácticas, lo que lo convierte en una valiosa lectura de referencia.
Este libro de texto clásico proporciona una base completa en mecánica de fluidos. Es una valiosa lectura de referencia para comprender los fundamentos teóricos y prácticos de los flujos de fluidos.
Este libro está diseñado para ingenieros que utilizan la dinámica de fluidos computacional en su trabajo. Proporciona una guía práctica para aplicar técnicas de CFD a problemas de ingeniería del mundo real.
Este libro cubre los fundamentos y aplicaciones de las técnicas computacionales en dinámica de fluidos. Proporciona una base sólida para comprender los algoritmos y métodos numéricos utilizados en las simulaciones de CFD.
Este libro se centra en los métodos de volumen finito para la dinámica de fluidos computacional. Proporciona una base sólida en los métodos numéricos utilizados en las simulaciones de CFD.
Este libro se centra en los métodos numéricos utilizados en la transferencia de calor y el flujo de fluidos. Proporciona una base sólida en las técnicas computacionales y su aplicación en problemas de ingeniería.

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