0. Johdatus virtausmekaniikkaan. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "0. Johdatus virtausmekaniikkaan. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet"

Ilona Auvinen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 0. Johdatus virtausmekaniikkaan KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

2 Päivän anti Mitä virtaus on, miksi se on kiinnostavaa ja mitkä ovat siihen keskeisesti liittyvät käsitteet? Motivointi: Flows occur in all fields of our natural and technical environment and anyone perceiving their surroundings with open eyes and assessing their significance for themselves and their fellow beings can convince themselves of the farreaching effects of fluid flows. Without fluid flows life, as we know it, would not be possible on Earth, nor could technological processes run in the form known to us and lead to the multitude of products which determine the high standard of living that we nowadays take for granted. Without flows our natural and technical world would be different, and might not even exist at all. Flows are therefore vital. - Franz Durst (2008) Fluid Mechanics An Introduction to the Theory of Fluid Flows, Springer Young et al (2012), kappaleet , 1.11

3 Osaamistavoitteet Määrittää fysikaalisten suureiden dimensiot ja yksiköt Tunnistaa virtausmekaniikassa käytetyt keskeiset aineominaisuudet Määrittää yleiset aineominaisuudet annettujen tietojen perusteella Käyttää viskositeetin käsitettä

4 Missä virtauksia kohdataan?

5 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää?

6 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää? Kuva: Video:

7 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää?

8 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää?

9 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää?

10 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää?

11 Miksi virtauksen ymmärtäminen on tärkeää?

12 Mitä tuttua virtausmekaniikkaan liittyy?

13 Miten virtauksia kuvataan?

14 Miten virtauksia kuvataan?

15 Mitkä ovat keskeiset fluidin ominaisuudet?

16 Mitkä ovat keskeiset fluidin ominaisuudet? Video: Young et al (2012), Introduction to Fluid Mechanics, 5th edition

17 Mitä fluidin viskositeetti kuvaa?

18 Mitä fluidin viskositeetti kuvaa? Young et al (2012), Introduction to Fluid Mechanics, 5th edition

19 Mitä fluidin viskositeetti kuvaa? Young et al (2012), Introduction to Fluid Mechanics, 5th edition

20 Päivän anti Mitä virtaus on, miksi se on kiinnostavaa ja mitkä ovat siihen keskeisesti liittyvät käsitteet? Motivointi: Flows occur in all fields of our natural and technical environment and anyone perceiving their surroundings with open eyes and assessing their significance for themselves and their fellow beings can convince themselves of the farreaching effects of fluid flows. Without fluid flows life, as we know it, would not be possible on Earth, nor could technological processes run in the form known to us and lead to the multitude of products which determine the high standard of living that we nowadays take for granted. Without flows our natural and technical world would be different, and might not even exist at all. Flows are therefore vital. - Franz Durst (2008) Fluid Mechanics An Introduction to the Theory of Fluid Flows, Springer

21 Kurssi ja järjestelyt

22 Kurssin rooli opinnoissa

23 Osaamistavoitteet kurssilla Kurssin keskeisenä osaamistavoitteena on opiskelijan virtausmekaanisen yleissivistyksen kehittäminen Paino on keskeisten käsitteiden, terminologian, keskeisten virtausilmiöiden ja yksinkertaisten perusvirtausongelmien ratkaisutekniikoiden oppimisessa Kurssin suorittanut opiskelija osaa käyttää virtausmekaniikan termistöä ja osaa selittää, mitä virtausmekaniikan keskeiset käsitteet tarkoittavat, mihin periaatteisiin virtausmekaniikan perusyhtälöt perustuvat ja miten yhtälöitä voidaan yksinkertaistaa Opiskelija osaa selittää dimensioanalyysin perusajatuksen ja soveltaa sitä virtausmekaniikassa esimerkiksi koetulosten skaalaamiseksi Opiskelija osaa ratkaista yksinkertaisia virtausteknisiä ongelmia, kuten määrittää putkiston tilavuusvirran, painehäviön tai pumpun nostokorkeuden ja määrittää kappaleisiin vaikuttavia voimia, momentteja tai pyörivien virtauskoneiden ominaisuuksia virtausnopeuksien perusteella

24 Kurssin sisältö 9 To Kitkaton virtaus ja potentiaaliteoria Levossa oleva fluidi ja paine 10 Ti Ti 1.3 Fluidin liike ja Bernoullin yhtälö Potentiaaliteorian perusratkaisut ja superponointi 11 Ti Dimensioanalyysi 3 To 3.3 Bernoullin yhtälön käyttö 12 To Mallikokeet 4 Ti 8.3. Kontrollitilavuusajattelu ja massan säilyminen 13 Ti Putkivirtaukset 14 To Putkivirtausten ratkaiseminen 5 To Liikemäärän ja kulmaliikemäärän säilyminen 15 Ti Rajakerros ja virtaus kappaleiden ympäri 6 Ti Energiayhtälö, häviöt ja laajennettu Bernoulli 16 Ti 3.5. Kappaleen vastus ja nostovoima 7 To Differentiaalimuotoinen jatkuvuusyhtälö 17 Ti Pyörivät virtauskoneet 8 Ti Differentiaalimuotoinen liikemääräyhtälö (NavierStokes) 0 Ti Johdatus virtausmekaniikkaan 1 To 25.2.

25 Kurssin suorittaminen Työmäärä: luennot (36 t), kotitehtävät (40 t, sis. laskutuvat), omatoiminen opiskelu (51 t), tentit (3-6 t) Toteutus: luennot ja harjoitustehtävät (10 kierrosta), tukena laskutuvat Arviointi: 0-5, harjoitukset (1/3) ja välikokeet/tentti (2/3); molemmista osioista saatava vähintään arvosana 1 Materiaali: Young, Munson, Okiishi, (Huebsch), (A Brief) Introduction to to Fluid Mechanics, Wiley Ilmoittautuminen: WebOodi (pakollinen) Kunkin luennon aihe vastaa noin sivun osuutta kurssikirjasta. Jokaiseen laskuharjoituskierrokseen liittyy 4 tehtävää. Helpoin tapa suorittaa kurssi: lue kirjaa ja tee tehtäviä säännöllisesti (tämä ei ole vitsi).

26 Kurssin henkilökunta Vastuuopettaja: Tommi Mikkola, Assistentit: Aleksi Barsk Aaro Karola Atte Kattainen Tuomas Kyllönen Alpo Laitinen Aleksi Mäki Patrik Sahiluoma Simo Simolin

27 Laskuharjoitukset No. Aihe DL 1 Johdatus ja levossa oleva fluidi To Bernoullin yhtälö To Säilymisperiaate To Energiayhtälö ja häviöt To Differentiaalimuotoiset yhtälöt To Potentiaaliteoria To Dimensioanalyysi To Putkivirtaukset To Virtaus kappaleiden ympäri To Pyörivät virtauskoneet To Tehtävät ovat jaossa MyCourses -sivuilla Kukin tehtävä palautetaan omalla paperillaan kyyhkyslakan lokeroihin 1-4 Muista merkitä jokaiseen paperiin selvästi oma nimi, opiskelijanumero tehtävän numero Laskutehtävät arvioidaan seuraavasti ratkaisuprosessista 2p oikeasta ratkaisusta ja ratkaisun kuvauksesta 1p

28 Laskutuvat Ma 8-10 K202 Simo Simolin Ma K150 Aleksi Mäki Ti K150, K342 Alpo Laitinen, Tommi Mikkola Ke 8-10 K150 Atte Kattainen To 8-10 K150 Aaro Karola To K202 Tuomas Kyllönen Pe 8-10 K150 Patrik Sahiluoma Pe K202* Aleksi Barsk *4.3. päärakennuksen salissa M237 Tule tekemään kotitehtäviä, keskustelemaan tehtävistä muiden opiskelijoiden kanssa ja kysymään neuvoa tehtäviin kurssin assistenteilta Ensimmäinen laskutupa järjestetään tänään klo Poikkeukset ilmoitettu kurssin sivuilla Vaikka olisit ilmoittautunut WebOodissa johonkin tiettyyn laskutupaan, voit osallistua myös muihin laskutupiin.

29 Välikokeet ja tentit Kurssin voi suorittaa kahdella välikokeella tai tentillä Välikoe 1: Välikoe 2: Tentti: Pe klo 13:00-17:00, salit Aalto, K213 ja K215 Pe klo 8:00-12:00, salit Aalto ja D Pe klo 8:00-12:00, salit Aalto ja D Näiden lisäksi tenttejä pyritään järjestämään syyskuussa, joulukuussa ja helmikuussa Kahden hylätyn suorituksen jälkeen mahdollisuus osallistua tenttiin arvioidaan kehityskeskustelussa. Kolmen hylätyn suorituksen jälkeen harjoitukset tulee suorittaa uudestaan. Samoin, jos tenttiä ei ole suoritettu hyväksytysti ensi kevään kurssiin mennessä. Kokeessa sallittuja välineitä ovat kirjoitusvälineet ja taskulaskin. Koepaperin yhteydessä jaetaan kaavakokoelma, joka tulee myös MyCourses-sivuille

30 Seuraavaksi kerraksi Torstain luennon aiheena: Levossa oleva fluidi ja paine, Young et al (2012): , 2.13 Miten paine tyypillisesti käyttäytyy levossa olevassa nesteessä ja miten tätä tietoa voidaan käyttää paineen mittaamiseen ja levossa olevan nesteen aiheuttamien kuormien laskemiseen? Motivointi: levossa oleva fluidi on yksinkertaisin virtausmekaniikan ongelmista, joten se toimii erinomaisena lähtökohtana virtausmekaniikan opiskelulle, mutta samalla levossa olevan nesteen painejakauman ymmärtämisellä on keskeinen rooli useissa käytännön tilanteissa.

Samankaltaiset tiedostot

0. Johdatus virtausmekaniikkaan ( , 1.11, 23 s.)

Kurssin keskeinen sisältö 0. Johdatus virtausmekaniikkaan (1.1-1.8, 1.11, 23 s.) Mitä virtaus on, miksi se on kiinnostavaa ja mitkä ovat siihen keskeisesti liittyvät käsitteet? Motivointi: Flows occur