กลศาสตร์ของไหลขั้นสูง
(4-0-12)
เงื่อนไข: โดยความเห็นชอบของสาขาวิชา
การสร้างสมการควบคุมการไหลโดยการใช้คณิตศาสตร์แบบเวคเตอร์และเทนเซอร์ ผลเฉลยแม่นตรงบางตัวของสมการควบคุม การลดรูปสมการควบคุมให้เป็นสมการชั้นขอบเขต การหาผลเฉลยของสมการชั้นขอบเขตโดยการใช้ทฤษฎีของวอนคาร์มานและทฤษฎีสภาพคล้าย ความปั่นป่วนและสมการเฉลี่ยแบบเรโนลด์ส ความหนืดวนและการแพร่ความร้อนวนอันเนื่องมาจากการวนแบบปั่นป่วน ชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วน การไหลแยกในชั้นขอบเขต การไหลแบบเจ็ตและเวค กฎของผนัง การประยุกต์ใช้งานของชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วน เช่น การวูบของปีก การเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน อัตราการผสม แนะนำการจำลองความปั่นป่วน
เค้าโครงรายวิชา
1. การสร้างสมการควบคุมการไหลโดยการใช้คณิตศาสตร์แบบเวคเตอร์และเทนเซอร์ (4 ชั่วโมง)
2. ผลเฉลยแม่นตรงบางตัวของสมการควบคุม (4 ชั่วโมง)
3. การลดรูปสมการควบคุมให้เป็นสมการชั้นขอบเขต (4 ชั่วโมง)
4. การหาผลเฉลยของสมการชั้นขอบเขตโดยการใช้ทฤษฎีของวอนคาร์มาน
และทฤษฎีสภาพคล้าย (8 ชั่วโมง)
5. ความปั่นป่วนและสมการเฉลี่ยแบบเรโนลดส์ (4 ชั่วโมง)
6. ความหนืดวนและสภาพแพร่ความร้อนวนอันเนื่องมาจากการวนแบบปั่นป่วน (4 ชั่วโมง)
7. ชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วน การไหลแยกในชั้นขอบเขต
การไหลแบบเจ็ตและเวก กฎของผนัง (8 ชั่วโมง)
8. การประยุกต์ใช้งานของชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วน (8 ชั่วโมง)
9. แนะนำการจำลองความปั่นป่วน (4 ชั่วโมง)
ผลสัมฤทธิ์การเรียนรู้
1. สามารถสร้างสมการควบคุมการไหลเชิงคณิตศาสตร์ทั้งแบบเวคเตอร์และเทนเซอร์ได้
2. สามารถหาผลเฉลยแม่นตรงบางปัญหาในชั้นชิดผิว โดยใช้ทฤษฎีของวอนคาร์มานและทฤษฎีสภาพคล้ายได้
3. เข้าใจทฤษฎีความปั่นป่วนของสมการเฉลี่ยแบบเรโนลด์ส์ ชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วน และการไหลแยก
4. เข้าใจการประยุกต์ใช้งานของปัญหาชั้นขอบเขตความปั่นป่วน
5. สามารถแนะนำการเลือกใช้แบบจำลองขั้นสูงของความปั่นป่วนได้
Advanced Fluid Dynamics
Condition: Consent of the School
Derivation of the governing equations of flow using vector and tensor mathematics; some exact solutions of the governing equations; reduction of the governing equations into boundary layer forms; solutions of the boundary layer equations using von Karman theory and similarity theory; turbulence and Reynolds-averaged equations; eddy viscosity and eddy thermal diffusivity due to turbulent eddy; turbulent boundary layer; boundary layer separation; jet and wake; law of the wall; application of turbulent boundary layer such as stall of a wing, enhancement of heat transfer and mixing; introduction to turbulence modeling.
Course Outline
1. Derivation of the governing equations of flow using vector and tensor mathematics (4 hours)
2. Some exact solutions of the governing equations (4 hours)
3. Reduction of the governing equations into boundary layer forms (4 hours)
4. Solutions of the boundary layer equations using von Karman theory and similarity theory (8 hours)
5. Turbulence and Reynolds-averaged equations (4 hours)
6. Eddy viscosity and eddy thermal diffusivity due to turbulent eddy (4 hours)
7. Turbulent boundary layer; Boundary layer separation; Jet and wake; Law of the wall (8 hours)
8. Application of turbulent boundary layer (8 hours)
9. Introduction to turbulence modeling (4 hours)
Learning Outcomes
1. Able to create governing equations in fluid dynamics using vector and tensor mathematics.
2. Able to solve some exact solutions of boundary layer problem by using von Karman and similarity theory.
3. Understand the turbulence model using Reynolds-averaged equations, turbulent boundary layer and separation.
4. Understand some applications of turbulent boundary layer in fluid and heat transfer problems.