Emneside for ING2305 Fluid- og hydrodynamikk
Hva lærer du
Emnet skal gi gode kunnskaper innen inkompressibel og kompressibel fluidmekanikk, både statisk og dynamisk. Av stor betydning er kunnskap innen fluid-struktur-interaksjon, eksempelvis kavitasjon og trykksignatur. Gjennom laboratorieøvinger i kavitasjonstunnel og slepetank får kadettene praktisk erfaring med eksperimentering og analyse av måledata. Kadettene skal få bakgrunn for å kunne håndtere drifts- og vedlikeholdsproblematikk innen det skips- og motortekniske området. Emnet skal gi gode kunnskaper til senere anvendelse i de andre tekniske spesialiseringsemnene og et godt grunnlag for videre studier.
Emnet dekker følgende faglig innhold: sentrale begreper og egenskaper til fluider (tetthet, trykk, skjærspenning, viskositet, kompressibilitet, damptrykk og kavitasjon), fluidstatikk (trykkvariasjon i væsker og gasser, hydrostatisk trykkformel, manometri, væsketrykk mot plan eller krum flate, oppdrift, oppdriftssenter og stabilitet), elementær fluiddynamikk (Newtons annen lov langs strømlinjer og på tvers av strømlinjer, Bernoullis ligning, strømningsrate, massestrøm og volumstrøm, kontinuitetsligningen for rørstrømning, pitotrør, venturimeter), fluidkinematikk (hastighetsfelt, strømlinjer, strømstreker, materiellderivert, akselerasjonsfelt), kontrollvolum og bevaringslover (kontinuitetsligningen på integralform, impulsligningen, momentligningen, effektligningen), differensiell beskrivelse av fluidbevegelse (divergens, virvling og rotasjon, kontinuitetsligningen og impulsligningen på differensialform, Eulers ligninger, Navier-Stokes-ligningene, rotasjonsfri strømning, Bernoullis ligning for rotasjonsfri strømning, hastighetspotensial, potensialstrømning), dimensjonsanalyse og modellteori (dimensjonsløse tall, Buckinghams pi-teorem, metoden med gjentatte variabler, modellover), viskøs strømning (laminær og turbulent strømning, grensesjikt, rørstrømning, trykkfall, tapshøyde, motstandstall, ruhetshøyde og ruhetsparameter, Moody-diagram, strømning i skrått rør, Poiseuilles lov, utvendig strømning, motstand og løft på neddykkede legemer, drag-, løft- og trykkkoeffisienter, Biot-Savarts lov, Kutta-Joukowski-teoremet, Magnus-effekten), kompressibel strømning (Bernoullis ligning for kompressibel strømning, Mach-tallsrelasjoner, dyse, diffusor, stagnasjonsforhold, Fanno-Rayleigh-diagram).
Emnet følger STCW-kode A-III/2 og STCW-funksjon Maskineri på ledelsesnivå.
-
Kunnskap
Etter fullført emne kan kadetten:
- beskrive sentrale begreper og metoder innen strømningslæren, deriblant grensesjiktdannelse, virvler og avløsning, kavitasjon og trykksignatur
- forklare sentrale sammenhenger innen emnet med hensyn til praktiske anvendelser og driftsrelaterte problemer, spesielt modell-lover relatert til skipskonstruksjon
Ferdigheter
Etter fullført emne kan kadetten:
- anvende et relevant begreps- og formelapparat
- gjøre rede for sentrale lover og sammenhenger i fluidmekanikk
- bruke kunnskapen til å lage matematiske modeller av utvalgte forhold innen fluidmekanikken
- resonnere systematisk ved problemstillinger innen emnet og gjøre rede for resultatene
Generell kompetanse
Etter fullført emne kan kadetten:
- beskrive teorien for strømning av væsker og gasser og deres vekselvirkning med mekaniske strukturer
- formulere og løse praktiske strømningsproblemer
- nytte laboratorieutstyr og foreta nødvendig instrumentering og datainnsamling
- formidle kunnskap innen fluidmekanikk
-
Forelesninger, «Flipped classroom» (omvendt klasserom), prøver, obligatoriske praktiske gruppeoppgaver med rapportinnlevering, obligatoriske øvinger og online-tester.
-
Munson, B. R. et al. (2013). Fluid Mechanics (7. utg.), SI-versjon. Wiley, ISBN 9781118318676 (kap. 1-9, 11).
-
Vurderingsform: Skriftlig eksamen
Varighet: 5 timer
Karakterskala: A-F
