Studiehandboken 06/07 del 4 - KTH

KTH Studiehandbok 2006-2007
5C1221 Vågrörelser och hydrodynamisk stabilitet
Poäng/KTH Credits 5
ECTS-poäng/ECTS Credits 7.5
Kursnivå/Level
D
Betygsskala/Grading, KTH 3, 4, 5
ECTS-betygsskala/Grading, ECTS
A-F
Villkorligt valfri för/Conditionally Elective MEK(M4, P4, T4)
for
Valfri för/Elective for
STME(F4), TTEMM1
Språk/Language
Engelska / English
Kurssida/Course Page
www2.mech.kth.se/~jensf/5C1221
Wave Motions and Hydrodynamic
Stability
Kursansvarig/Coordinator
Luca Brandt, luca@mech.kth.se
Tel. 790 7176
Jens Fransson, jensf@mech.kth.se
Tel. 790 6193
Kursuppläggning/Time Period 2
Lab 3 h
Lektioner 42 h
Kortbeskrivning
Kursen är valfri från alla civ. ing. program och riktar sig till doktorander och
teknologer med grundläggande kunskaper om och intresse för
strömningsmekanik.
Kursen rekommenderas särskilt till studenter som läser Magisterprogrammet
inom Mekanik.
Mål
Efter slutförd kurs skall studenten kunna:
• beskriva ytgående gravitationsvågors beteende
• förklara konceptet grupphastighet hos en våg
• förklara de viktigaste egenskaperna hos interna vågor i kontinuerligt
stratifierade fluider, så som i oceaner och i atmosfären
• diskutera icke-linjära beteenden av vattenvågor
• identifiera the bakomliggande mekanismerna för instabiliteter i
flöden som är dominerade av termisk konvektion och värmeöverföring
• diskutera effekter av centrifugala och Coriolis krafter på instabila
roterande system
• beskriva instabilitetens natur och mekanism i strömningar med
skjuvskikt, dvs vakar, jetar, gränsskikt och kanalströmningar
• diskutera viskositetens inverkan på stabilitet
• förklara varför den klassiska asymptotiska stabilitetsanalysen endast
delvis kan beskriva störningstillväxter i skjuvströmningar
Kursinnehåll
Studenterna kommer att förvärva kunskap om grundläggande koncept och
fenomen inom vågrörelser i fluider och inom hydrodynamiska instabiliteter.
Kursen kommer att hjälpa dig att förstå teorierna om några vanligt
förekommande strömningsfenomen, så som
• varför ytvågor bakom båtar har en begränsad spridningsvinkel
• varför en cylindervak oscillerar med en bestämd frekvens oberoende av de
externa störningarna
• varför Tsunamis skapas och hur de beter sig då de närmar sig kusten
• varför de så spektakulära "billow"-moln skapas i atmosfären
Förkunskaper
För att läsa denna kurs erfordras att studenterna (inklusive magister
studenterna) läst en tidigare kurs i strömningsmekanik.
Obligatoriska kurser inom basprogrammen F eller T. För F rekommenderas
kursen 5C1202 Strömningsmekanik, ik.
Utöver obligatoriska kurser inom basprogrammen för B och M erfordras
kurserna 5B1304 Matematisk kompletteringskurs för M
samt 5C1921 Teknisk strömningslära eller 5C1220 Teknisk
strömningsmekanik.
Abstract
The course is optional from all
engineering programmes and is
addressed to graduate and undergraduate
students with fundamental knowledge
and interest in fluid dynamics. The
course is specially recommended to
students following the Master of Science
in Engineering Mechanics programme.
Aim
After completing this course the student
should manage to:
• describe the behaviour of
surface gravity waves
• explain the concept of group
velocity of a wave
• describe the main features of
internal waves in continuously stratified
fluids, such as in oceans and in the
atmosphere
• discuss the non-linear
behaviour of water waves
• identify the mechanisms
behind instabilities in flows governed
by thermal convection and heat
exchange
• discuss effects of centrifugal
and Coriolis forces in unstable rotating
systems
• describe the instability nature
and mechanisms in shear flows, i.e.
wake, jet, boundary layer and channel
flows
• discuss the influence of
viscosity on stability
• explain why classic
asymptotic stability analysis provides
only a partial description of disturbance
amplification in shear flows
Syllabus
The student will acquire knowledge in
fundamental concepts and phenomena in
wave motions in fluids and in
hydrodynamic instabilities. It will help
you to understand the theory underlying
some commonly observed flow
phenomena, such as
• why the surface waves behind a boat
have a limited spreading angle
• why the wake of a cylinder beats at a
fixed frequency independently of the
external disturbances
• why Tsunamis arise and how they
behave when approaching the shore
• why the so spectacular Billow clouds
in the atmosphere are formed
5C Mekanik 297