5C1201 Strömningslära och termodynamik för T2 Undervisningsplan för läsåret 2003/04

Transkript

1 MEKANIK KTH 5C1201 Strömningslära och termodynamik för T2 Undervisningsplan för läsåret 2003/04 Denna kurs ger en inroduktion till grundläggandebegrepp och fenomen inom områdena strömningsmekanik och termodynamik. Kursen är dels fristående för de teknologer som i sin utbildning inte kommer i kontakt med dessa områden i de högre årskurserna. Kursen syftar även till att ge grund- och förkunskaper för mer inträngande studier för dem som väljer kompetensinriktingar som exempelvis flygteknik, skeppsteknik och mekanik. I båda dessa fall har kursen som syfte att ge deltagarna en förmåga att dels bedöma vilka fenomen som är väsentliga i ett visst sammanhang och dels att genomföra grundläggande beräkningar av strömningsmekanisk och/eller termodynamisk art, främst med inrikting på farkosttekniskt intressanta tillämpningar. Övergripande mål för studier inom kursen: Efter att ha studerat denna kurs ska kursdeltagarna kunna: förklara de väsentliga dynamiska grunderna i alla de olika enkla strömningsfenomen som är relevanta inom farkost- och maskintekniken, tillämpa termodynamikens första och andra huvudsatser i analyser av energiomvandlingsprocesser, särskilt sådana som förekommer i motorer för bilar, fartyg och flygplan, kunna utföra strömnings- och termodynamiska beräkningar för alla de olika enkla strömningsfenomen som är relevanta inom farkost- och maskintekniken. Mer konkret ska kursdeltagarna kunna: beräkna tryck i hydrostatiska problemställningar, speciellt i s.k. kommunicerande kärl, tillämpa konserveringslagarna för massa, rörelsemängd och energi på ett korrekt sätt i olika strömningsrelaterade beräkningsuppgifter, utföra beräkningar i friktionsfri, stationär och endimensionell eller plan strömning som är antingen inkompressibel eller kompressibel, beräkna strömningsmotståndet i fullt utbildad viskös rör- och kanalströmning och vid strömning förbi kroppar, använda empiriska relationer i beräkningsuppgifter, som t.ex. i gränsskikt utan tryckgradient, beräkna arbetet utfört av ett godtyckligt p-v -system under reversibla och polytropa processer eller av en ideal gas under reversibla och adiabatiska eller isoterma processer, 1

2 beräkna överfört värme m.h.a. specifika värmekapaciteter, utföra beräkningar på energi- och exergibudgeterna för processer i slutna och öppna system. Genom att läsa strömningslära med termodynamik ska kursdeltagarna: utveckla sin förmågaatt självständigt formulera matematiska modeller av fysikaliska problemställningar, utveckla sin förmåga att dra relevanta slutsatser från dessa modeller, utveckla sin förståelse för det axiomatiska arbetssättet inom de generella och grundläggande naturvetenskaperna, utveckla sin förmåga att resonera stringent och generellt. Målsättningar som utgör kriteria för högre betyg (4 eller 5) är kopplade till de utvecklingsmål, s.k. strävansmål, som ges ovan och som framgår av de mer detaljerade mål som finns för varje kursavsnitt. Förkunskaper: Kursens uppläggning förutsätter att årskurs 1 för T eller motsvarande har inhämtats. Detta gäller speciellt kurserna i matematik och mekanik. Undervisningens omfattning: Kursen är förlagd till läsperioderna 1, 2 och 3. Fördelningen mellan de olika kursavsnitten är följande: Per. 1 Inkompressibel, friktionsfri och viskös strömning. Per. 2 Termodynamik. Per. 3 Kompressibel, friktionsfri strömning. Undervisningsmomenten är föreläsningar, räkneövningar, laborationer samt inlämningsuppgifter. Detaljerad tidsplan för föreläsningar och räkneövningar distribueras vid början av varje läsperiod. Obligatoriska moment för erhållande av slutbetyg i kursen framgår av avsnittet examination nedan. Examination: Kursen ger totalt 8 studiepoäng. Fördelningen av dessa på olika moment i examinationen är: Kontrollskrivningar KS01, KS02, KS03 vardera 1,5 poäng totalt 4,5 poäng Sluttentamen TEN0 1poäng Laborationer Inlämningsuppgifter LABA, LABB, LABC INLA, INLB vardera 0,5 poäng totalt 1,5 poäng vardera 0,5 poäng totalt 1 poäng 2

3 Den skriftliga delen av examinationen på denna kurs består av tre kontrollskrivningar samt en betygstentamen. För att få ettgodkänt betyg på den skriftliga examinationen räcker det att erhålla godkänt betyg på de tre kontrollskrivningarna. Slutbetyget på hela kursen blir då 3. Densomönskar slutbetyg 4 eller 5 måste även skriva betygstentan. Goda insatser på ordinarie kontrollskrivningar och inlämningsuppgifter premieras i form av bonuspoäng på betygstentan under det läsår dessa erhålls (dvs. vid ordinarie tentan i period 3 samt vid omtentorna i påsk och i augusti). Kontrollskrivningarna är schemalagda under kursens gång. Varje sådan kontrollskrivning varar 2,5 timmar och omfattar 5 uppgifter. Varje sådan uppgift kan ge 1 poäng och för att bli godkänd på kontrollskrivningen krävs 3 poäng. Varje hel poäng utöver dessa som erhålls vid ett ordinarie kontrollskrivningstillfälle ger en bonuspoäng till betygstentan. Kontrollskrivning 1 och 2 kan skrivas vid två skilda tillfällen som båda räknas som ordinarie. Vilka kursavsnitt som täcks av respektive kontrollskrivning framgår av de detaljerade programmen för respektive läsperiod. Sluttentamen är schemalagd under tentamensperioderna och varar i 5 timmar. Vid dessa tentamenstillfällen finns dels möjlighet att göra kontrollskrivningar som ännu inte är godkända och dels att göra betygstentan. Tiden får då disponeras fritt mellan eventuellt kvarvarande kontrollskrivningar och betygstentan. Betygstentamen består av 5 uppgifter. Var och en av dessa kan ge maximalt 3 poäng. För att kunna tillgodoräkna resultat från betygstentamen krävs att samtliga kontrollskrivningar är godkända senast vid samma tentamenstillfälle som betygstentan. För betyg 4 krävs 5 poäng på betygstentan och för betyg 5 krävs 9 poäng. I dessa poäng inräknas eventuella bonuspoäng från ordinarie kontrollskrivningar och inlämningsuppgifterna. Notera att det är möjligt att få maximalt 8 bonuspoäng men det är inte möjligt att få ett högre betyg på enbart dessa bonuspoäng. För att erhålla betyg 4 eller 5 krävs dels en genomförd betygstenta och dels att minst en uppgift bedöms som nöjaktigt behandlat. Med det senare avses att lösningen bedömts vara värd minst två poäng. Övriga obligatoriska moment i examinationen (laborationer och inlämningsuppgifter) tas upp på annan plats. Kurslitteratur: Uppgift om rekommenderad kurslitteraturen distribueras tillsammans med annan specifik kursinformation som tas fram inför varje kursdel/läsperiod. Laborationer: I kursen ingår som ett obligatoriskt moment följande tre laborationer: Undersökning av inkompressibelt gränsskikt på plan platta. (LABA) Bestämning av tryckfördelning och lyftkraft på en symmetrisk vingprofil. (LABB) Värmemotor. (LABC) Var och en av dessa ger 0,5 studiepoäng. Den första av laborationerna genomförs under läsperiod 1 och de två andra under läsperiod 2. Närmare information om datum 3

4 återfinns i den mer detaljerade tidsplanen för respektive läsperiod. Notera att laborationsuppställningarna bara är iordningställda under där angivna laborationsdagar. Därefter är vi tvungna att montera ned dessa. Det finns därför ingen möjlighet att genomföra laborationerna vid andra tidpunkter. Inför varje laboration distribueras ett laborationspm. Varje deltagare förutsätts ha inhämtat innehållet i detta samt i relevanta kursavsnitt. Varje laboration inleds med ett kort skriftligt test att samtliga deltagare verkligen gjort detta. Den som inte kan uppvisa ett tillfredställande resultat på detta test får återkomma och göra laborationen vid ett senare tillfälle. Laborationsredogörelsen är av ringa omfattning och kan normalt färdigställas under den tid som är avsatt för laborationen. Kursdeltagarna kan även välja att göra en mer omfattande laborationsredogörelse som en av inlämningsuppgifterna i kursen. Den som överväger detta ska notera att då ingår även en mer omfattande förberedelse för laborationen än vad som annars gäller. Varje enskild laboration i denna kurs har även en huvudansvarig (i allmänhet en av institutionens doktorander). Vilken detta är meddelas i samband med att anmälningslistan anslås. Det är i första hand denna person som ska kontaktas angående genomförandet av laborationerna! Inlämningsuppgifter: Utformning, regler m.m. för kursmomentet inlämningsuppgifter redovisas separat tillsammans med texterna till dessa uppgifter. Huvudansvarig för detta moment innevarande läsår är univ.lektor Tony Burden. Övrig kursinformation: Information om denna kurs finns även på kursens hemsida med adress (Notera att web-servern skiljer på stora och små bokstäver!) Man kan också nå denna sida genom att surfa in från Mekanik-institutionens hemsida ( Courses 5C1201 Fluid Mechanics with Thermodynamics, for T Current course info ). Kursansvariga och examinatorer: Kursansvariga och examinatorer i denna kurs är Univ.lektor Arne Karlsson Huvudansvarig för strömningslära-delarna av kursen (läsperiod 1 och 3). Univ.lektor Anthony Burden Huvudansvarig för termodynamik-delen av kursen (läsperiod 2) samt för samtliga inlämningsuppgifter. 4

5 Lärare: Medverkande lärare i denna kurs är Univ.lektor Tony Burden burden@mech.kth.se tel. 08/ Osquars Backe 18, plan 5, rum 2522 Föreläsningar i period 2 (termodynamik). Räkneövningar för grupp 1 i period 1, 2 och 3 (strömningslära och termodynamik). Inlämningsuppgifter, Ping-Pong. Univ.lektor Arne Karlsson akn@mech.kth.se tel. 08/ Osquars Backe 18, plan 7, rum 2706 Föreläsningar i period 1 och 3 (strömningslära). Räkneövningar för grupp 2 i period 1, 2 och 3 (strömningslära och termodynamik). Docent Erik Lindborg erikl@mech.kth.se tel. 08/ Osquars Backe 18, plan 5, rum 2514 Räkneövningar för grupp 3 i period 1, 2 och 3 (strömningslära och termodynamik). Tekn.Dr. Nils Tillmark nt@mech.kth.se tel. 08/ Teknikringen 8, b.v., Hall 48, rum 162 Räkneövningar för grupp 4 i period 2 (termodynamik). Docent Michael Vynnycky mikaelv@mech.kth.se tel. 08/ Osquars Backe 18, plan 6, rum 3611 Räkneövningar för grupp 4 i period 1 och 3 (strömningslära). Dessutom kommer ett antal av institutionens doktorander att medverka som laborationsassistenter. Studentexpedition: Inst. för Mekanik, Osquars Backe 18, plan 5. vissa tentamensdagar. Öppet måndag fredag utom Stockholm i augusti 2003 Tony Burden, Arne Karlsson 5