TM2101 Fluid- og termodynamikk

Emnekode: 
TM2101
Studieprogram: 
Bachelor i militære studier - Lederskap med fordypning i maskinfag
Credits: 
10
Studienivå: 
Syklus 1
Undervisningssemester: 
2017 Vår
2018 Vår
2019 Vår
Eksamenssemester: 
2017 Vår
2018 Vår
2019 Vår
Undervisningsspråk: 
Norsk
Om emnet

Emnet skal gi grunnleggende kunnskaper innen fluidmekanikk og termodynamikk til bruk i de andre tekniske spesialiseringsemnene. Kadettene skal få bakgrunn for å kunne håndtere drift- og vedlikeholdsproblematikk innen det skips- og motortekniske området. Emnet skal gi et godt grunnlag for videre studier.

Læringsutbytte

Etter endt utdanning skal offiseren ha følgende samlede læringsutbytte definert i form av kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse.

Kunnskap

  • bred kunnskap om sentrale begreper og metoder innen varme- og strømningslæren
  • faglig grunnlag som andre emner bygger på
  • innsikt i grunnleggende sammenhenger innen emnet i forhold til praktiske anvendelser og driftsrelaterte problemer

Ferdigheter  

  • har et relevant begreps- og formelapparat
  • kan gjøre rede for grunnleggende lover og setninger
  • er i stand til å bruke kunnskapen til å lage matematiske modeller av utvalgte forhold innen fluid- og termodynamikken
  • er i stand til å resonnere systematisk ved problemstillinger innen emnet og gjøre rede for sine resultater

Generell kompetanse 

  • har innsikt i teorien for strømning av ideelle og reelle fluider
  • kan formulere og løse praktiske varme- og strømningsproblemer
  • kan nytte laboratorieutstyr og foreta nødvendig instrumentering og datainnsamling
  • kan formidle kunnskap innen fluid- og termodynamikk.
Praktisk organisering og arbeidsformer

Koordinering

Koordineres med emnene Matematikk 1 og 2, Innføring i ingeniørfaglig yrkesutøvelse og arbeidsmetoder, Fysikk og kjemi, Mekanikk, Skips- og motorlære og Marint maskineri og systemer.

Arbeidsmåter

Det skal legges vekt på å bruke eksempler fra andre fag og fra tjenesten som illustrasjon av emnet, jfr rammeplan for SKSK 1 punkt 5.1.3.

  • Gjennomgang av pensum med bruk av spørsmål/diskusjoner
  • Regneøvelser og oppgavegjennomgåelse av elev/lærer,
  • Laboratorieøvelser og demonstrasjoner
  • Elevframføringer, obligatoriske innleveringer, veiledning og selvstudium.
  • Prøver

Arbeidskrav

  • Obligatorisk deltagelse i undervisning
  • Veiledning
  • Obligatoriske innleveringer og prøver
Evaluering og kvalitetssikring

Godkjent fagråd Teknologi, 10.06.2016

Supplerende opplysninger
  • STCW-kode: A-III/2

  • STCW-funksjon: Maskineri på  ledelsesnivå

Pensum

Pensum

  • Grunnleggende begreper og egenskaper til fluider – tetthet, trykk, temperatur, skjærkrefter, viskositet, kompressibilitet, damptrykk og kavitasjon, strømningsrate, massestrøm og volumstrøm
  • Fluidstatikk – trykkvariasjon i væsker og gasser, manometri, oppdrift og oppdriftssenter
  • Newtons annen lov langs strømlinjer og på tvers av strømlinjer, Bernoullis ligning, Torricellis lov, kontinuitetsligningen for rørstrømning, pitotrør, venturimeter
  • Fluidkinematikk – hastighetsfelt, akselerasjonsfelt
  • Tilstandsligninger og tilstandsendringer for væsker og gasser, relevante tabeller og diagrammer
  • Kontrollvolum og bevaringslover – kontinuitetsligningen på integralform, termodynamikkens 1. hovedsetning, impulsligningen, momentligningen og effektligningen
  • Energiformer, arbeid, varme, indre energi og entalpi
  • Differensiell beskrivelse av fluid i bevegelse – divergens, virvling og rotasjon, kontinuitetsligningen og impulsligningen på differensialform, Eulers ligninger, Navier-Stokes-ligningene, laminær strømning mellom parallelle plater
  • Rotasjonsfri strømning, Bernoullis ligning for rotasjonsfri strømning, hastighetspotensial, potensialstrømning, Laplace-ligningen
  • Dimensjonsanalyse, dimensjonsløse tall, Buckinghams pi-teorem, metoden med gjentatte variable, modellover
  • Viskøs, inkompressibel strømning i rør og utvendig strømning, laminær og turbulent strømning, grensesjikt
  • Trykkfall, tapshøyde, motstandstall, ruhetshøyde og ruhetsparameter, Moody-diagram, laminær strømning i skrått rør, Poiseuilles lov
  • Motstand og løft på neddykkede legemer, drag-, løft- og trykkkoeffisienter, Biot- Savarts lov, Kutta–Joukowski-teoremet, Magnus-effekten
  • Termodynamikkens 2. hovedsetning, entropi, irreversibiliteter
  • Ideelle sirkelprosesser for kraftproduksjon og kjøling, herunder Carnot-, Otto-, Diesel-, Rankine/Joule- og Stirling-prosessene
  • Kompressibel strømning, stagnasjonsforhold, dyser, Mach-tall-relasjoner, Fanno-Rayleigh-diagrammer
  • Fuktig luft , egenskaper, diagrammer, likevektsberegninger, luftkondisjoneringsanlegg
  • Varmeoverføringsmekanismer, ledning, stråling, konveksjon, dimensjonering av varmevekslere

Litteratur

  1. Munson et al.: ”Fluid Mechanics”, 7. utgave, SI-versjon, Wiley 2013, ISBN 978-1-1183-1867-6
  2. Moran et al : “Principles of Engineering Thermodynamics”, 7. Utgave, SI-versjon, Wiley 2011, ISBN:978-0-91801-2

      ​Utlevert av faglærer:

  • Notater
VurderingsformGrupperingVarighetVarighetstypeKarakterskalaAndelJusterende muntligKommentarHjelpemidler
Skriftlig eksamenIndividuell5TimerA-F70 %Not requiredBåde fluid- og termodynamikkdelen av eksamen må vurderes til bestått hver for seg.
MappevurderingIndividuell -A-F30 %Not requiredMappevurderingen består av prøver, obligatoriske innleveringer og labrapporter. Mappekarakter oppgis ved semester slutt som prosent. Ved sensurering av eksamen har faglærer med mappekarakteren og fastsetter i samarbeid med sensor den endelige karakteren i faget.
Vurderinger:
Vurderingsform:Skriftlig eksamen
Gruppering:Individuell
Varighet:5
Varighetstype:Timer
Karakterskala:A-F
Andel:70 %
Justerende muntlig:Not required
Kommentar:Både fluid- og termodynamikkdelen av eksamen må vurderes til bestått hver for seg.
Hjelpemidler:
Vurderingsform:Mappevurdering
Gruppering:Individuell
Varighet:
Varighetstype:-
Karakterskala:A-F
Andel:30 %
Justerende muntlig:Not required
Kommentar:Mappevurderingen består av prøver, obligatoriske innleveringer og labrapporter. Mappekarakter oppgis ved semester slutt som prosent. Ved sensurering av eksamen har faglærer med mappekarakteren og fastsetter i samarbeid med sensor den endelige karakteren i faget.
Hjelpemidler:
AktivitetVarighetVarighetstypeKommentar
Forelesninger120Timer
Individuell veiledning15Timer
Individuell105Timer
Forventet arbeidsinnsats:
Aktivitet:Forelesninger
Varighet:120
Varighetstype:Timer
Kommentar:
Aktivitet:Individuell veiledning
Varighet:15
Varighetstype:Timer
Kommentar:
Aktivitet:Individuell
Varighet:105
Varighetstype:Timer
Kommentar: