Guía didáctica de Introducción al volumen finito

Introducción al volumen finito

Fundamentación

En el programa de la Licenciatura en Ingeniería Mecánica de la Universidad de Guanajuato se contempla que al egresar el alumnado obtenga las herramientas necesarias para realizar análisis numérico de sistemas térmicos.

El método de volumen finito permite discretizar sistemas térmicos representados a través de ecuaciones diferenciales, lo cual es la base para la modelación matemática de la mecánica del medio continuo. De manera general, se puede decir que el método de volumen finito se rige por:

• discretizar el elemento en volúmenes de control,
• formular las ecuaciones para cada volumen,
• realizar una aproximación numérica,
• ensamblar y resolver el sistema.

En esta UDA se abordarán 6 momentos, un activador de conocimientos y un momento por cada proyecto integrador, es decir, un momento por cada tema en el que se integren todos los conocimientos para solucionar un problema de un tipo en específico. Esta UDA aporta conocimientos para que el estudiante aprenda a simular un sistema térmico, y con ello aprender a analizar, seleccionar y diseñar un sistema.

Competencia general

Analiza y resuelve problemas relacionados con balances de masa y energía mediante simulación utilizando el método de volumen finito.

Simula numéricamente procesos de transferencia difusivos- convectivos en estado permanente y estado transitorio principalmente en régimen laminar.

Contenidos temáticos

1. Introducción a la dinámica de fluidos computacional
2. Leyes de conservación del movimiento de fluidos y condiciones de frontera
3. Aspectos básicos de discretización
4. Errores e incertidumbre en el modelado de la dinámica de fluidos computacionales
5. El método de volumen finito para problemas difusivos
6. El método de volumen finito para problemas convectivo-difusivos
7. El método de volumen finito para flujos en estado transitorio
8. El método de volumen finito para problemas acoplados por presión
9. Introducción al mallado no estructurado

Metodología de trabajo

Para el trabajo presencial:

• Primera sesión presencial: Primera semana, presentación de la UDA así como forma de trabajo.
• Segunda sesión presencial: Revisión de dudas sobre los temas de aspectos básicos de la discretización, incertidumbre en el modelado de la dinámica de fluidos, el método de volumen finito para problemas difusivos y consigna 1.
• Tercera sesión presencial: Revisión de dudas sobre el tema del método de volumen finito para problemas convectivos y consigna 2.
• Cuarta sesión presencial: Revisión de dudas sobre el tema del método de volumen finito para problemas transientes y consigna 3.
• Quinta sesión presencial: Revisión de dudas sobre el tema del método de volumen finito para problemas acoplados por presión y consigna 4.
• Sexta sesión presencial: Revisión de dudas sobre el tema de introducción al mallado no estructurado y consigna 5.
• Séptima sesión presencial: Revisión de calificaciones finales.

Para el trabajo a distancia

En el uso de la plataforma digital se deberá tomar en cuenta lo siguiente:

• El ambiente digital contará con material didáctico sobre cada uno de los temas de la UDA.
• Se brindará seguimiento constante durante toda la UDA a través de las sesiones presenciales además de atender las dudas expresadas por el alumnado mediante la plataforma digital.
• Se asignarán consignas por cada tema que servirán de evidencia del aprendizaje de cada estudiante.

Criterios de evaluación

Se realizarán 7 evaluaciones:

• Evaluación diagnostica-activadora de conocimiento (Hetero evaluación).
• Mapa conceptual de la metodología del volumen finito y las definiciones principales.
• Proyecto integrador 1 sobre el método de volumen finito para problemas difusivos.
• Proyecto integrador 2 sobre el método de volumen finito para problemas convectivos.
• Proyecto integrador 3 sobre el método de volumen finito para problemas transientes.
• Proyecto integrador 4 sobre el método de volumen finito para problemas acoplados por presión.
• Proyecto integrador 5 sobre el método de volumen finito para mallado no estructurado.

Criterios que se evaluarán en cada uno de los documentos escritos son: calidad del trabajo (30%), ortografía (10%), referencias (10%), resultados (20%), discusión (20%) y conclusiones (10%).

Las ponderaciones en el proceso de evaluación se basarán en los siguientes porcentajes:

Cronograma

Créditos