Trefwoorden
Thermodynamica (P240), gas- en vloeistofdynamica (P190), aërodynamica, toegepaste stromingsdynamica
Doelstellingen
Efficiënte energieomzetting en energietransport is meer dan ooit onmisbaar in alle hedendaagse toegepaste ingenieursdisciplines. Bijgevolg is het noodzakelijk om de onderliggende basisconcepten in de thermodynamica en stromingsdynamica te kennen maar vooral te kunnen toepassen. Dit is dan ook een onmisbaar onderdeel bij het begin van de opleiding tot een volwaardig ingenieur.
Het kennen van de theoretische formulering van de hoofdwetten van de thermodynamica. Het toepassen van een 1D thermodynamische systeemkundige analyse van standaard energetische componenten (verbrandingsmotor, turbine, compressor, pomp,…) en integrale installaties, waarbij de toestandsveranderingen, de energieomzetting tussen thermische en mechanische energie en het rendement worden berekend.
De behoudswetten van massa, energie en impuls onder vereenvoudigde vorm kennen, kunnen afleiden en toepassen voor de dynamica van gassen en vloeistoffen. Basis kennis verwerven in de meettechnieken van stromingen. en kunnen toepassen in de meest voorkomende stromingsfenomenen (wrijving, loslating, niet-stationair, omslag en turbulentie). Het berekenen van klassieke interne stromingsdynamische toepassingen waarbij de klemtoon ligt op weerstand en leidingsverliezen (leidingen, installaties, …). Kennismaking met externe aërodynamische toepassingen (voertuigen, sport,…) via theorie, vraagstukken en numerieke stromingssimulatie of Computational Fluid Dynamics, CFD. Het uitvoeren van een CFD practicum voor eenvoudige toepassingen, waarbij de numerieke resultaten worden vergeleken met gegeven theorie en experiment.
Leerinhoud
Thermodynamica:
1. Inleidende begrippen, eigenschappen van gassen en dampen.
2. De eerste hoofdwet van de thermodynamica, toegepast op gesloten en open systemen.
3. Toestandsveranderingen bij ideale gassen.
4. De tweede hoofdwet van de thermodynamica.
5. Standaard kringprocessen.
Stromingsdynamica:
1. Inleidende begrippen, meten van viscositeit en druk (*hfst1,2,3)
2. Statica (hfst 4,5)
3. Wrijvingsloze stroming: behoud van massa, vergelijking van Bernoulli en de energievergelijking (hfst 6,7)
4. Stroming met wrijving (hfst 8, 9)
5. Verliezen in leidingsystemen (hfst10,11,12)
6. Krachten t.g.v. stroming (hfst16)
7. Aerodynamica: weerstand en lift (project CFD + demo PIV) (hfst17)
*gebruik van hoofdstukken uit het leerboek: Toegepaste Stromingsleer, 6e editie, Robert L. Mott, Pearson Education (2009)
Begincompetenties
Eindcompetenties van middelbaar onderwijs voor wiskunde en natuurkunde. Eindcompetenties wiskunde 1.
Eindcompetenties
Kerncompetentie 1 (SCA1):
In staat zijn om theoretische en praktische inzichten uit de verschillende aanverwante wetenschappelijke disciplines inzake thermodynamica en stromingsdynamica correct te hanteren binnen ingenieurswetenschappelijke probleemstellingen.
Onder meer:
- In staat zijn om de basisbeginselen van de thermodynamica te kunnen toepassen op standaard energetische apparaten (verbr en installaties (, koelmachine,…).
- In staat zijn om de basisprincipes van de stromingsdynamica te kunnen toepassen bij eenvoudige stromingsproblemen die optreden bij klassieke interne stromingsdynamische (installaties, leidingen,…) en externe aërodynamische (voertuigen, sport,…) toepassingen.
- In staat zijn om de basisstappen van een numerieke stromingssimulatie of Computational Fluid Dynamics (CFD) analyse te herkennen en te kunnen demonstreren op welgekende eenvoudige interne of externe stromingsfenomenen.
Algemene competentie 1 (AC1):
In staat zijn om blijvend kritisch, creatief en wetenschappelijk te denken en te redeneren inzake het toepassen.
Algemene competentie 2 (AC2):
In staat zijn om relevante wetenschappelijke en technische informatie adequaat inzake stromingsdynamica en thermodynamica te verzamelen en te verwerken.
Onder meer:
In staat zijn uitgaande van een praktisch probleem, de wetenschappelijke/technische achtergrond te situeren, bijhorende informatiedragers te vinden en het probleem te bespreken met specialisten.
Algemene competentie 3 (AIC3):
In staat zijn om inzichtelijke verbanden te leggen tussen verschillende wetenschappelijke disciplines inzake thermodynamica en stromingsdynamica om technische problemen en processen te begrijpen.
Onder meer:
De algemene vaardigheid bezitten om de verschillende onderbouwende disciplines en onderwerpen van de thermodynamica en de stromingsdynamica te herkennen en terug te vinden: deze competentie bevindt zich op het niveau van: theoretisch en empirisch methoden.
Leermaterialen
::Voor meer informatie, klik hier::
• Thermodynamica: syllabus Mechanica II + powerpointpresentaties + multimedia materiaal (P. Van Ransbeeck & Tom Claessens)
• Stromingsdynamica: leerboek: Toegepaste Stromingsleer, 6e editie, Robert L. Mott, Pearson Education (2009) + powerpointpresentaties + multimedia materiaal (Tom Claessens & Peter Van Ransbeeck)
• CFD project: handleidingen SolidWorks Flow Simulation
Studiekosten
Studiebegeleiding
• Tijdens theoretische hoorcolleges.
• Tijdens praktische oefeningen.
• Op afspraak; via dokeos
• Monitoraat
Onderwijsvormen
• Hoorcollege: theorie (thermo + fluido) + uitgewerkte vraagstukken + demonstratie PIV
• Oefeningen: geleide analytische oefeningsessies
• Projectwerk: kennismaking met numerieke stromingssimulatie
Evaluatievorm
• Schriftelijk examen: theorie (thermo + fluido) + vraagstukken stromingsdynamica (2/3)
• Gequoteerde oefening: vraagstukken thermodynamica (2/9)
• CFD Practicum: verslag ( 1/9)
De beoordeling en het tot stand komen van de eindquotatie van opleidingsonderdelen gebeurt via het wiskundige gemiddelde volgens de toegekende coëfficiënten. Indien nochtans op één van de onderscheiden vakken (delen van opleidingsonderdelen) 7 of minder op 20 wordt behaald, kan worden afgeweken van deze rekenkundige berekening van de eindquotatie van het opleidingsonderdeel en kunnen de punten bij consensus worden toegekend.
OP-leden
Peter Van Ransbeeck, Tom Claessens, Frédéric Maes, Benjamin Van Der Smissen, Mathias Vermeulen, Guy Foubert, Christian Vandenplas
|
|
