Μαθήματα

Υδροδυναμική και Κατασκευές

Γενικά

  • Κωδικός: ΥΔΡ016
  • Εξάμηνο:
  • Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό
  • Τύπος μαθήματος:
  • Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά (Φοιτητές Erasmus: Ελληνικά ή Αγγλικά)
  • Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
  • Μέθοδοι Διδασκαλίας (Ώρες/εβδ.): Διαλέξεις και Ασκήσεις Εφαρμογής (4)
  • Μονάδες ECTS: 5
  • Προαπαιτούμενα μαθήματα: (ΥΔΡ002) Μηχανική των Ρευστών, (ΥΔΡ003) Υδραυλική
  • Πρόγραμμα Εξετάσεων:

Περιεχόμενα μαθήματος

– Σύντομη περιγραφή μαθήματος:
Το μάθημα αποσκοπεί στην παροχή στους φοιτητές του βασικού θεωρητικού υπόβαθρου για το
μάθημα ‘ΥΔΡ016 Υδροδυναμική και Κατασκευές’. Περιλαμβάνει την αναγκαία ύλη για την
υπολογιστική μοντελοποίηση προβλημάτων υδροδυναμικής αλληλεπίδρασης με κατασκευές και για
την εμπέδωση από τους φοιτητές της φυσικής του φαινομένου της υδροδυναμικής αλληλεπίδρασης
με κατασκευές, της μαθηματικής μοντελοποίησης της ροής καθώς και της υπολογιστικής
προσομοίωσης με χρήση κατάλληλου κώδικα.

– Περιεχόμενο διαλέξεων
o Εισαγωγή στην υπολογιστική υδροδυναμική. Βασικές εξισώσεις της Μηχανικής των Ρευστών
(Εξίσωση συνέχειας, εξισώσεις ορμής, Εξισώσεις Navier Stokes, Εξισώσεις ενέργειας, Γενικές
εξισώσεις μεταφοράς)
o Η μέθοδος των πεπερασμένων όγκων. Εφαρμογή της μεθόδου σε προβλήματα δύο διαστάσεων.
Γενικός μετασχηματισμός και αριθμητικός σχηματισμός. Λύση των εξισώσεων Euler στο χώρο των
τριών διαστάσεων.
o Αριθμητική επίλυση των εξισώσεων μεταφοράς. Ολοκλήρωση σε όγκους ελέγχου.
o Τύρβη. Εξισώσεις RANS. Μοντέλα τύρβης. Προσομοίωση μεγάλης δίνης. LES. Άμεση αριθμητική
προσομοίωση (DNS).
o Αλγόριθμοι επίλυσης (SIMPLE, PISO)
o Τύποι αριθμητικού πλέγματος (Καρτεσιανά, Καμπυλόγραμμα, Δομημένα πλέγματα, Μη δομημένα
πλέγματα). Κριτήριο σύγκλισης.
o Χαρακτηριστικά και δυνατότητες ανοικτού κώδικα υπολογιστικής υδροδυναμικής.
o Ανάπτυξη μοντέλου υπολογισμού υδροδυναμικών φορτίων σε κατασκευή και σύγκριση με
αναλυτικές λύσεις.

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

  • αναγνωρίζουν και περιγράφουν τις βασικές αρχές των αριθμητικών μεθόδων πεπερασμένων όγκων
  • διακρίνουν το πεδίο εφαρμογής και ισχύος των μοντέλων τύρβης
  • δομούν απλούς υπολογιστικούς κώδικες με τους οποίους επιλύουν απλές περιπτώσεις υδροδυναμικής
  • γνωρίζουν και χρησιμοποιούν ανοικτό κώδικα υπολογιστικής υδροδυναμικής
  • συνθέτουν υπολογιστικά μοντέλα υπολογισμού υδροδυναμικών φορτίσεων που ασκούνται σε κατασκευές
  • αξιολογούν υπολογιστικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται από κώδικες εμπορικούς ή ανοικτούς
    υδροδυναμικής ανάλυσης

Γενικές Ικανότητες

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
  • Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
  • Λήψη αποφάσεων
  • Ατομική εργασία
  • Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
  • Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
  • Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας (Διδασκαλία και Επικοινωνία με φοιτητές) μέσω διαλέξεων σε PowerPoint, μέσω ηλεκτρονικής ιστοσελίδας μαθήματος, μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας elearning και μέσω επιπλέον ηλεκτρονικής επικοινωνίας με τους φοιτητές (online ανακοινώσεις και σχόλια, email κτλ). Επιπλέον υλικό (παρουσιάσεις διαλέξεων, εκπαιδευτικά videos, χρήσιμα sites και επιστημονικά άρθρα) ανηρτημένο στο e-learning. Ώρα συνεργασίας καθηγητή-φοιτητών είτε με φυσική παρουσία είτε μέσω τηλεσυνάντησης.

Οργάνωση Διδασκαλίας

ΔραστηριότηταΦόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις Θεωρίας40
Ασκήσεις Εφαρμογής12
Συγγραφή Εργασίας10
Αυτοτελής Μελέτη & Ανάλυση Βιβλιογραφίας68
Σύνολο130

Αξιολόγηση Φοιτητών

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική

Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Εκτεταμένης Απάντησης (Διαμορφωτική ή/και Συμπερασματική)

Αξιολόγηση Θεωρίας (80% του τελικού βαθμού):

  • Γραπτή εξέταση προόδου (20% του τελικού βαθμού) που περιλαμβάνει:
    • Θεωρητικές ερωτήσεις Εκτεταμένης Απάντησης (Διαμορφωτική ή/και Συμπερασματική)
    • Επίλυση προβλημάτων-ασκήσεων
  • Γραπτή τελική εξέταση (60% του τελικού βαθμού) που περιλαμβάνει:
    • Θεωρητικές ερωτήσεις Εκτεταμένης Απάντησης (Διαμορφωτική ή/και Συμπερασματική)
    • Επίλυση προβλημάτων-ασκήσεων
  • Ατομική εργασία (20% του τελικού βαθμού)

Το παρόν κείμενο περιγραφής του μαθήματος με τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμο στους φοιτητές στον οδηγό σπουδών του Τμήματος (ιστοσελίδα Τμήματος) και στην ιστοσελίδα του
μαθήματος.

Το περίγραμμα κοινοποιείται προφορικά στους φοιτητές κατά την πρώτη διάλεξη.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

  • Σούλης Ιωάννης, ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ, Εκδόσεις ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ ΝΙΚ.
    ΑΪΒΑΖΗΣ, 2008, ISBN: 978-960-99293-2-5. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 1100
  • Versteeg Η.Κ., Μalalasekera W., Εισαγωγή στην Υπολογιστική Ρευστοδυναμική, Εκδόσεις
    ΤΖΙΟΛΑ, 2015 (2η έκδοση), ISBN: 978-960-418-343-2. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο:
    50655976
  • Chung T.J., ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, Εκδόσεις FOUNTAS, 2019 (2η έκδοση), ISBN:
    9789603307884. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 86054605
  • Σούλης Ιωάννης, Υπολογιστικές τεχνικές Υδραυλικής Μηχανικής, Εκδόσεις Ελληνικά
    Ακαδημαϊκά Ηλεκτρονικά Συγγράμματα και Βοηθήματα – Αποθετήριο “Κάλλιπος”, 2016,
    ISBN: 978-960-603-044-4. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 320306
  • Karimirad M., Michailides C., Nematbakhsh A., Offshore Mechanics: Structural and Fluid
    Dynamics for Recent Applications, Εκδόσεις John Wiley & Sons, 2018, ISBN: 978-1-119-21662-9