1

I. FUNDAMENTACIÓN Y DESCRIPCIÓN:

Mecánica de Fluidos II, es la continuación de un curso de formación académico profesional en

Ingeniería, como es la Mecánica de Fluidos como ciencia del estudio de los fluidos, está basada en

una adecuada complementación entre teoría y experimentación o simulación.

El desarrollo del curso de Mecánica de fluidos II, abarca el estudio analítico mediante ecuaciones

diferenciales de los fluidos incompresibles convencionales, los modelos de flujo potencial y de capa

límite; fundamentos de aerodinámica y de la dinámica de gases concluyendo con una introducción al

estudio del flujo turbulento, para luego en base a la síntesis de la caracterización y modelamiento del

sistema fluido-alrededores, satisfacer necesidades primordiales y promover la interpretación de la

fenomenología y el desarrollo de tecnologías.

En este curso se estudia la interacción de los fluidos compresibles e incompresibles con sus

alrededores, mediante métodos de análisis como son el método analítico o diferencial bajo

herramientas computacionales e informáticas (dinámica de fluidos computacional) y los métodos

experimentales o de semejanza.

Los principios y métodos de la mecánica de Fluídos presentan muchas aplicaciones tecnológicas como:

transporte de fluidos, generación de energía, control ambiental, etc.

La comprensión y aprendizaje óptimo del curso permitirá al alumno desenvolverse de manera eficiente

en los cursos de turbomáquinas y máquinas de expulsión, motores de combustión interna, centrales

de energía y transferencia de calor. Así la Mecánica de Fluídos no es un tema de interés puramente

académico, se trata de un campo con una importancia y aplicación sumamente extensa tanto en

nuestras experiencias cotidianas como desde el punto de vista de la tecnología moderna, que exige al

ámbito industrial optimizar sus procesos a través de paquetes informáticos basados en modelos o

soluciones numéricas como la Dinámica de Fluidos Computacional DFC que proporciona tecnologías

para un eficiente control del comportamiento del sistema fluídico.

II. APRENDIZAJES ESPERADOS:

Competencia Integrada

Conoce, comprende y aplica los conceptos y ecuaciones de la Mecánica de fluidosdescrita

anteriormente, paraanalizarlas máquinashidráulicas y térmicas, fenómenos fluidodinámicos según

criterios de optimización y eficiencia en el diseño energético desarrollando metodologías confiables de

análisis y diseño y a la vez valorar la importancia de conocer las ecuaciones gobernantes y nuevas

técnicas de solución de flujos en su campo profesional.

Conceptual.

Conoce conceptosy deduce modelos matemáticosasí como maneja tablas y resultados experimentales

para analizar y evaluar los parámetros de diseño y funcionamiento de sistemas fluidodinámicos como

gases en motores de combustión interna, aire en compresores, vapor y gases en turbinas a vapor y a

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gas, refrigerantes en sistemas de refrigeración y aire acondicionado y sus efectos sobre la

performance del sistema fluidodinámico.

Procedimental.

Describe, analiza y aplica técnicas y/o metodologías deanálisis diferencial y simulación,representación

y evaluación de los efectos de la interacción fluido sólido en la obtención de una funcionalidad

específica del diseño fluidodinámico del sistema.

Actitudinal.

Muestra interés e iniciativa de mejoramiento y optimización, mostrándose reflexivo y crítico frente a

aportes e implicancias del avance científico-tecnológico comola DFC en la Ingeniería Mecánica con

modelos de análisis de flujo ideal y real, flujo compresible y flujo turbulento.

III. PROGRAMACIÒNACADÉMICA:

UNIDAD DE APRENDIZAJE 01:

1.1 Denominación:

TEORIA DE LA CAPA LÍMITE Y DEL FLUJO POTENCIAL

1.2 Inicio y Término: Del Duración: 05 semanas

1.3 Objetivos de Aprendizaje:

Capacidades:

a) Diferencia e interpreta las características que definen un flujo externo incompresible y

estacionario.

b) Comprende, analiza y aplica criterios de evaluación de la resistencia y sustentación de

manera analítica diferencial y por métodos experimentales.

c) Comprende, analiza y aplica criterios de evaluación energética para el estudio de los

sistemas mecánicos aerodinámicos.

d) Comprende, analiza y aplica criterios de análisis de flujos mediante las teorías de flujo

potencial al caso de flujos incompresibles, planos y estacionarios.

e) Comprende, analiza y aplica criterios de análisis de flujos mediante las teorías de la capa

límite al caso de flujos incompresibles, planos y estacionarios.

Actitudes:

a) Despierta la creatividad e imaginación en el empleo de metodologías de análisis y

evaluación fluidodinámica de máquinas y dispositivos térmicos.

b) Respeta, reflexiona y critica ideas ajenas producidas y se enmarca en el trabajo de grupo

y dirigencial.

c) Reconoce y valora la utilidad de software e interfaces informáticas como herramientas

para realizar cálculos y su representación.

d) Trabaja en forma individual y grupal participando activamente en la ejecución de las

actividades planteadas y aceptando responsabilidades.

e) Manifiesta interés por profundizar en el diseño de modelos matemáticos y software de

cálculo y auditoria fluidodinámica.

1.4 Desarrollo de la Enseñanza - Aprendizaje:

3

Semana Contenidos Metodología, Medios Y Materiales

01

Introducción. Nociones preliminares. Teoría

del Flujo Potencial. Dinámica del flujo no

viscoso e irrotacional. Potencial de

velocidades y función de líneas de corriente.

Exposición. Análisis de casos de flujos

externos alrededor de sólidos.Proyector

multimedia, separatas.

02

Métodos para resolver problemas de flujo

potencial. Método de singularidades. Método

de variables complejas. Superposición de

flujos simples. Métodos numéricos de

diferencias finitas para el cálculo de flujos

potenciales. Aplicaciones de DFC al análisis

de flujos externos usando software por MEF.

Exposición conferencia con panel fórum.

Deducción de modelos matemáticos de

flujos externos. Deducción de ecuaciones

algebraicas de la Discretización de

ecuaciones diferenciales de flujos.

Proyector multimedia, separatas.

03

Fuerzas sobre los cuerpos: resistencia y

sustentación. Coeficientes de resistencia y

sustentación. Resistencia a altos y bajos

números de Reynolds. Teorema de

KuttaJoukowsky. Teorema de Thompson.

Efecto Magnus. Práctica calificada.

Exposición. Seminario de problemas.

Ejemplos de aplicación. Laboratorio:

Evaluación de los coeficientes de

sustentación y resistencia.

Proyector multimedia, separatas.

04

Teoría de la Capa Límite. Capa Límite

Laminar. Determinación cualitativa de la

capa límite. Ecuaciones diferenciales de

análisis de la capa límite. Ecuación integral

del momentum lineal. Trabajos prácticos.

Exposición conferencia con panel fórum.

Deducción de modelos matemáticos y

ecuaciones diferenciales. Simulación

numérica de flujos sobre capas límite.

Proyector multimedia, separatas.

05

Capa límite sobre placas planas. Capa límite

laminar y turbulenta. Análisis de separación.

PRIMER EXAMEN PARCIAL.

Exposiciones y sustentaciones de

proyectos. Proyector multimedia,

separatas.Evaluación de desarrollo.

1.5 Evaluación sumativa del Aprendizaje:

Semana Técnica Instrumento

1 –4 Prácticas calificadas y Trabajos prácticos Prácticas de aula o trabajos de

investigación y aplicaciones.

5 Examen Parcial N°01 Examen Escrito

UNIDAD DE APRENDIZAJE 02:

1.1 Denominac ión:

ANALISIS DE FLUJOS COMPRESIBLES

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1.2 Inicio y Término: Del Duración: 06semanas

1.3 Objetivos de Aprendizaje :

Capacidades:

a) Comprende, analiza y aplica criterios termodinámicos para el estudio de los flujos compresibles.

b) Diferencia y determina las propiedades de los flujos compresibles.

c) Conoce, comprende y analiza las perturbaciones u ondas en los fluidos compresibles.

d) Conoce, comprende y analiza las diferencias de los flujos subsónicos y supersónicos.

e) Conoce, comprende y analiza las consideraciones de un flujo compresible isoentrópico.

f) Comprende y aplica los criterios de análisis de flujos compresibles internos y externos

considerando las pérdidas energéticas del medio y del propio fluido.

Actitudes:

a) Despierta la creatividad e imaginación en el empleo de metodologías de análisis y evaluación

fluidodinámica de flujos compresibles.

b) Respeta, reflexiona y critica ideas ajenas producidas y se enmarca en el trabajo de grupo y

dirigencial.

c) Reconoce y valora la utilidad de software e interfaces informáticas como herramientas para

realizar cálculos y simulación de flujos compresibles internos y externos.

d) Trabaja en forma individual y grupal participando activamente en la ejecución de las

actividades planteadas y aceptando responsabilidades.

e) Manifiesta interés por profundizar en el diseño de modelos matemáticos y software de cálculo

y simulación fluidodinámica.

1.4 Desarrollo de la Enseñanza - Aprendizaje:

Semana Contenidos Metodología, Medios Y Materiales

06

Flujo compresible. Conceptos termodinámicos

influyentes. Propiedades de estancamiento o

de remanso. Propiedades de los flujos

compresibles.

Exposición conferencia con panel fórum.

Ejemplos de aplicación de los conceptos

termodinámicos.

Proyector multimedia, separatas.

07 Ondas en los fluidos compresibles. Velocidad

de onda. Velocidad del sonido y número de

Mach.

Exposición. Seminario de problemas.

Ejemplos de aplicación. Visitas

técnicas.Proyector multimedia,

separatas.

08 y 09 Flujos subsónicos y supersónicos. Ondas de

choque. Curvas experimentales de ondas de

choque. Flujo isoentrópico y la ecuación de

Bernoulli.

Práctica calificada.

Exposición – conferencia. Seminario de

problemas

Ejemplos de aplicación.Práctica

calificada. Proyectos de aplicación

práctica.Proyector multimedia,

separatas.

5

10 Flujo interno unidimensional en conductos de

área variable. Flujo en toberas convergentes y

divergentes. Flujo con fricción en conductos de

área constante.

Exposición – conferencia. Seminario de

problemas. Ejemplos de aplicación.

Proyectos de aplicación práctica.

Laboratorio.Proyector multimedia,

separatas.

11 Efectos de la compresibilidad en el flujo

externo. Tratamiento de mezclas de flujos

compresibles.

SEGUNDO EXAMEN PARCIAL.

Exposiciones y sustentaciones de

proyectos.Proyector multimedia,

separatas.

Evaluación de desarrollo.

1.5 Evaluación sumativa del Aprendizaje:

Semana Técnica Instrumento

6– 10 Prácticas calificadas y Trabajos

prácticos

Prácticas de aula o trabajos de investigación y

aplicaciones.

11 Examen Parcial N°02 Examen Escrito

UNIDAD DE APRENDIZAJE 03:

1.1 Denominación:

DINAMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL y ANALISIS DE FLUJO TURBULENTO

1.2 Inicio y Término: Del Duración: 05semanas

1.3 Objetivos de Aprendizaje:

Capacidades:

a) Conoce, diferencia y analiza los diferentes métodos de solución numérica a problemas de flujo

incompresible, compresible, estacionario y transitorio bidimensional.

b) Comprende, analiza y aplica criterios de evaluación computacional y de convergencia de los

resultados de la solución numérica de las ecuaciones diferenciales gobernantes del problema

fluidodinámico.

c) Comprende, analiza y aplica criterios de modelamiento y simulación de flujos turbulentos en

conductos externos incompresibles.

Actitudes:

a) Despierta la creatividad e imaginación en el empleo de metodologías de análisis y evaluación

fluidodinámica de flujos turbulentos aplicando métodos computacionales.

b) Respeta, reflexiona y critica ideas ajenas producidas y se enmarca en el trabajo de grupo y

dirigencial.

c) Reconoce y valora la utilidad de software e interfaces informáticas como herramientas para

realizar cálculos y simulación de flujos incompresibles turbulentos internos y externos.

d) Trabaja en forma individual y grupal participando activamente en la ejecución de las actividades

planteadas y aceptando responsabilidades.

6

e) Manifiesta interés por profundizar en el diseño de modelos matemáticos y software de cálculo y

simulación fluidodinámica.

1.4 Desarrollo de la Enseñanza - Aprendizaje:

Semana Contenidos Metodología, Medios Y Materiales

12

Ecuaciones diferenciales parciales lineales y no

lineales.

Ecuaciones diferenciales parciales de segundo

orden. Ecuaciones elípticas, ecuaciones

parabólicas, ecuaciones hiperbólicas. Sistemas

de ecuaciones diferenciales parciales de primer

y segundo orden. Condiciones de frontera y

condiciones iniciales

Exposición conferencia. Ejemplos de

simulación numérica de flujos planos

estacionarios.

Proyector multimedia, separatas.

13 y 14

Formulaciones en diferencias finitas.

Representación escalar de las ecuaciones de

Navier Stokes. Algoritmos numéricos.

Técnicas de generación de dominios

computacionales. Aplicaciones en flujos

incompresibles. Simulación usando software

MEF.

Exposición conferencia. Ejemplos de

simulación numérica de flujos planos

estacionarios.

Proyector multimedia, separatas.

15 Modelamiento de flujos viscosos y

turbulentos. Modelos algebraicos. Condiciones

de conservación para el chorro y la estela.

Leyes de evolución.

Exposición conferencia. Ejemplos de

simulación numérica de flujos planos

estacionarios.

Proyector multimedia, separatas.

16

Capa de mezcla. Límites de la zona de

turbulencia libre. Origen en las soluciones de

semejanza. Energía cinética turbulenta.

Modelo k – E.

TERCER EXAMEN PARCIAL.

Exposiciones y sustentaciones de

proyectos. Evaluación de desarrollo.

17 EXAMEN DE APLAZADOS.

1.5 Evaluación sumativa del Aprendizaje:

Semana Técnica Instrumento

12–15 Prácticas calificadas y Trabajos prácticos Prácticas de aula o trabajos de

investigación y aplicaciones.

16 Examen Parcial N°03 Examen Escrito

IV. ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA:

Las clases se desarrollaran con conferencias magistrales, Dinámicas de grupo y talleres.

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Se buscara el redescubrimiento científico por el alumno y capacidad de aplicación y capacidad

operativa, por ello las generalizaciones se puntualizarán y se buscará la elaboración de algoritmos

de cálculo por cada alumno.

Métodos Activos en la ejecución y control del aprendizaje.

Motivación a través de problemáticas reales y desequilibrantes que originan un conflicto a nivel

cognoscitivo.

Permanente asesoramiento académico y seguimiento en el proceso evaluativo de cada alumno.

En las prácticas se promoverá el planteamiento de soluciones alternativas a planteamientos ya

existentes descubriendo la optimización del mismo.

V. ACTIVIDADES DE EXTENSIÓN:

Realizar visitas técnicas a empresas o talleres para complementar y discernir sobre aplicaciones de

la Mecánica de Fluidos compresibles, flujo ideal y real, donde el método diferencial es el único

posible.

Realizar proyectos de Cálculos y auditorías fluidodinámicasde máquinas y dispositivos térmicos.

VI. NORMAS DE EVALUACIÓN

Base Legal: Reglamento de Normas Generales de Evaluación del Aprendizaje de los Estudiantes

de Pregrado de la Universidad Nacional de Trujillo.

Título II: Régimen de Evaluación Ordinaria.Capitulo III: De la Aprobación de la Asignatura.

Art.21: Son requisitos para la aprobación de una asignatura:

(a) Tener una asistencia no menor del 70% a las diferentes actividades programadas en la

asignatura.

(b) Obtener una anota promocional aprobatoria al promediar las notas alcanzadas en las

evaluaciones parciales.

(c) Cumplir con los requisitos específicos de evaluación y aprobación de la asignatura

consignados en el sílabo, de acuerdo a las normas establecidas en cada Facultad.

Art.22: El estudiante que hubiese rezagado una evaluación parcial deberá rendirla antes de la

evaluación de la última parte, unidad o módulo. Si en esta oportunidad tampoco se

presentase, el profesor le asignara la nota mínima de CERO (0).

Si se trata de la evaluación de la ultima unidad, el profesor le concederá oportunidad, a petición

del estudiante y solo si el promedio de todas las unidades anteriores es igual o mayor a

OCHO (8). Esto se hará dentro de los plazos aprobados para la entrega de las Pre actas.

Art.23: Los estudiantes que registren mas del 30% de inasistencias, serán considerados como

INHABILITADOS en la asignatura, situación que se considera como matricula utilizada.

PROCESO DE EVALUACIÓN

UNIDAD EVALUACION PESO

8

Para cada unidad:

PU = PC + I + 2* EP

4

LA NOTA PROMOCIONAL SE OBTENDRÁ DE:

NP >= 10,5 es nota aprobatoria.

La asistencia es obligatoria, el 30% de inasistencias inhabilita al alumno del curso y de su

evaluación.

Aprueba la asignatura con la nota promedio final igual o mayor que 10,5.

Los alumnos desaprobados tienen derecho a un Examen de Aplazados (EA) de toda la asignatura,

la cual es independiente de la nota promedio final.

VII. CONSEJERIA

Propósito: Orientar y aconsejar a los estudiantes para que tengan un óptimo desarrollo académico y personal.

Estrategias de Prestación del servicio:La interrelación personal entre consejero y aconsejado

debe estar enmarcado en un clima de comprensión, tolerancia, respeto y aceptación incondicional.

Lugar y horario para la Consejería: Cubo del docente: Martes de 10:00 a.m. a 12:00.m.

VIII. REFERENCIA BIBLIOGRAFICAS

9.1 Gerhart; P. Y Otros; Mecánica de Fluidos. 2da Edición, Addison-Wessley Iberoamericana, Estados

Unidos. 1995.

9.2 Shames, Irving H.; Mecánica de Fluidos, 4ta Edición. Mc Graw – Hill, Santa Fe de Bogotá.

Colombia. 1995.

9.3 White, Frank M.; Mecánica de Fluidos, 1era Edición, Mc Graw – Hill, México, 1993.

9.4 Crespo Martínez A., Mecánica de Fluidos, 1ra edición, Editorial Thomson. España. 2008. ISBN: 978-

84-9732-292-8.

9.5 Dayli J., Harleman D. Dinámica de los fluidos con aplicaciones en Ingeniería. Editorial Trillas.

México. 1975.

9.6 Pope Stephen. Turbulent Flows. Cambridge University Press. UnitedKingdom. 2003.

9.7 Hoffman K., Chiang S. Computational Fluid Dynamics T. I, II, III. Cuarta edición. Editorial

EngineeringEducationSystem. USA. 2000.

9.8 Zucchi G., Separatas de Mecánica de Fluidos y Termodinámica. UNT. 1988.

9.9 Zucker R.D. Fundamentos de dinámica de gases. Editorial John Wiley & Sons, INC. EstadosUnidos

de América. 2002

PRIMERA,

SEGUNDA Y

TERCERA

Prácticas calificadas(PC) 1

Informes y trabajos prácticos (I) 1

Examen Parcial (EP) 2

3

PUIIIPUIIPUINP

9

9.10 Cebeci T et. al. Dinámica de fluidos computacional para Ingenieros. Editorial Horizontspublishing.

California USA 2005.

9.11 Schlichting H. Boundary Layer Theory. Fourth Edition. McGraw Hill. United States of America.1990.

9.12 Grundmann R. Introduction to Three Dimensional Boundary Layers. Chapter 1. Computational

Methods in Viscous Aerodynamics. Edit by J.F.S. Murthy and C.A. Brebbia. Elsevier. Amsterdam.

1990.

9.13 Cuvelier, C et.al Finite Element Methods and Navier-Stokes Equations. D. Reidel Publishing

Co.Holland. 1988

Ms. Ing. Luis Julca Verástegui.

Reg, CIP N°62528.