Faglig innhold

Utledning og diskusjon av grunnligningene i viskøs strømningsmekanikk, med varmeledning og kompressibilitet inkludert. Molekylær bakgrunn for viskositet. Eksakte løsninger som: Couette strømning, Stokes 1. - og 2. problem, Hiemenz stagnasjonsstrømning. Grensesjiktapproksimasjonen, Blasius og Falkner-Skan løsningene, effekt av trykkgradient; Pohlhausen - og Thwaites metoder, kriterier for separasjon. Ikke-stasjonære grensesjikt. Stabilitet av laminær strømning, Orr-Sommerfeld ligningen og overslag til turbulens.
Eksempler på numeriske løsninger for interne og eksterne strømninger.

Læringsutbytte

Kunnskaper:
Emnet skal gi studenten kunnskap om:
- Formulering og løsning av strømnings problemer hvor viskositet og varmeledning er av betydning, i særdeleshet ved høye Reynoldstall hvor grensesjikt-approksimasjonen gjelder. –Primær fokus på det laminære strømningsregimet, og på stabilitet og overslag til turbulens.
- Kvantitative metoder for løsning av klassiske tilfeller, som Stokes problemene, stagnasjonsstrømning, Blasius og Falkner-Skan problemene, samt integralmetoder for andre grensesjikt med trykkgradient og mulig separasjon. Kvalitative og kvantitative trekk ved stabilitetsteori for parallelle strømninger i enkle geometrier.
- Anvendelser på interne strømninger i rør og kanaler og på enkle prosess-komponenter, samt på ekstern strømning omkring vingeprofiler.

Emnet skal gi studenten innsikt i:
- Bruk av den grunnleggende teorien for viskøse og termiske grensesjikt til å vurdere romlig fordeling av strømning, samt å beregne friksjonskrefter og varmeovergang mellom strømningsmedier og faste grenseflater i maskintekniske sammenhenger.

Ferdigheter:
Emnet skal gjøre studenten i stand til å:
- Beregne kritiske parametre, som friksjonsfaktor og varmefluks ved vegg, samt lokale detaljer i strømningsfeltet, for systemer av enkle geometrier.
- I noen grad å designe prosess komponenter for gitte praktiske formål ut fra krav om ytelser, som for eksempel trykkgjenvinning og termisk utvikling i strømningen.

Generell kompetanse:
Emnet skal gi studenten forståelse for:
- Systematisk anvendelse av det generelle teoretiske grunnlaget for termo-viskøs strømning i teknologisk kontekst, særlig ved høye Reynoldstall.
- Kobling mot potensialteorien i elementær strømningslære og oppbygging av sammensatte løsninger for komplette områder.
- Bruk av standard matematisk verktøy til å analysere og løse reelle strømnings-problemer av maskinteknisk art.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og skriftlige øvinger. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Kunnskaper tilsvarende grunnkurs Fluidmekanikk, eksempelvis emnene TEP4100 eller TEP4105.

Kursmateriell

F.M.White: Viscous Fluid Flow, McGraw Hill, 3rd/4th ed.
T.Ytrehus: Introduksjonsnotat til Viskøse strømninger.

Studiepoengreduksjon