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Academic Year/course: 2022/23

532 - Master's in Industrial Engineering

60828 - Computational fluid models for engineering application

Syllabus Information

Academic Year:
60828 - Computational fluid models for engineering application
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
532 - Master's in Industrial Engineering
Second semester
Subject Type:

1. General information

1.1. Aims of the course

The subject and its expected results meet the following approaches and objectives:

Computational Fluid Mechanics (CFD) is an inherently interdisciplinary branch of science that has a very wide range of applications. Fluid Mechanics uses numerical methods and algorithms to solve and analyze problems that involve realistic fluid flows. Sectors such as aviation, space, automotive, medicine and the environment are just some of the industries that have in common fluid flows.

These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, SDG, of the 2030 Agenda ( and certain specific goals, in such a way that the acquisition of the Learning outcomes of the subject provides training and competence to the student to contribute to a certain extent to their achievement:

- Objective 6: Guarantee the availability of water and its sustainable management and sanitation for all.
Target 6.3 By 2030, improve water quality by reducing pollution, eliminating dumping and minimizing the emission of chemicals and hazardous materials, reducing the percentage of untreated wastewater by half and significantly increasing recycling and reuse without risks worldwide.

- Objective 8. Promote sustained, inclusive and sustainable economic growth.

- Objective 9: Industry, innovation and infrastructures. Target 9.4 By 2030, modernize infrastructure and reconvert industries so that they are sustainable, using resources more efficiently and promoting the adoption of clean and environmentally sound industrial technologies and processes, and ensuring that all countries take measures in accordance with their respective capabilities.

- Objective 11: Make cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The module on Models and flow simulation is part of the block of optional sibjects. This is a subject of 6 credits ETCS taught in the second semester of the second year. Equipped with numerical techniques of this subject, and with a good previous training in Fluid Mechanics, students will be prepared to understand and address more sophisticated design challenges in CFD utility in Industrial Engineering.

1.3. Recommendations to take this course

It is advisable to have studied and understood the subject Fluid Engineering of the first course. There are concepts of this subject used extensively. It is desirable that students adopt a system of ongoing study and frequently using tutorials with the teacher to resolve any doubts that surely will arise in the learning of the subject.

2. Learning goals

2.1. Competences

To pass the course, the students will be more competent at:

Applying the most suitable numerical methods for various problems of interest in Fluid Mechanics.
Interpreting the results generated by a computer model of a fluid problem.
Knowing the basics of modeling incompressible and compressible flows of practical interest.
Applying the knowledge gained to flow analysis and facilities in the industry.

2.2. Learning goals

The student should demonstrate the following results:

Meet the most suitable numerical methods for various problems of interest in Fluid Mechanics.
Be able to interpret the results generated by a computer model of a fluid problem.
Know the basics of modeling of incompressible and compressible flows of practical interest.
Be able to apply the knowledge gained to flow analysis and facilities in the industry.

2.3. Importance of learning goals

There has been considerable growth in development and application of CFD in all aspects of fluid dynamics. CFD has become a standard modeling tool widely used in industry. As a result there is considerable demand for specialists in the subject that is not covered in sufficient detail at the undergraduate level. This subject is looking to lay the foundations for an industrial or research career in the rapidly growing field of computational fluid dynamics. It provides a solid foundation for the student to be able to apply CFD methods as a tool for design, analysis and engineering applications. With a strong emphasis on understanding and applying the underlying methods, enthusiastic students can write their own CFD codes during the course.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student must demonstrate the achievement of the learning outcome through the following evaluation activities

I: Computer lab Assignment. Reports generated from various computer cases raised in the practical and and computational exercises will be evaluated. They may be carried out in groups of at most two students. (80%)
II: Presentation and discussion of individual work (20%)

Students who choose not to perform the progressive evaluation will be evaluated by a single global test at the end of the course, consisting of a theoretical and practical examination to be performed on the date indicated by the academic calendar of the School of Engineering and Architecture.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as

  • Lectures, given to the entire group, in which the teacher will explain the theoretical contents, illustrated with relevant cases. These sessions will familiarize students with some advanced simulation tools.
  • Computer sessions, which are recommended for a better understanding of the course contents because they deal with real-elements described in lectures.
  • Tutorials, which can be related to any topic of the course.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

  • Lectures (45 hours). Four weekly hours.
  • Computer lab sessions (12 hours). 4 sessions of 3 hours each with groups of two students.
  • Autonomous work and study (93 hours). Time for the study of theory, case solving, and preparation of materials.
  • Tutorials. The teacher will communicate their office hours.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

  • Topic 0. Introduction
  • Topic 1. Governing equations and their properties in relation to CFD
  • Topic 2. Discretization of the equations and meshes schemes
  • Topic 3. Incompressible viscous flow models with and without turbulence
  • Topic 4. Models for free surface flow: hydraulic processes and environmental interest
  • Topic 5. Models for compressible flow: pressure gas installations and models of interest in aeronautics
  • Topic 6. Cases of interest in the industry

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the EINA website.

At the beginning of each course the key dates and schedule will be published at the center's website
Also students will have at the beginning of course dates and locations of the necessary examinations to pass this subject.
Teaching material will be uploaded at the moodle2 platform and this will be the essential mechanism of communication with students.

Curso Académico: 2022/23

532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial

60828 - Modelos y simulación de flujos e instalaciones

Información del Plan Docente

Año académico:
60828 - Modelos y simulación de flujos e instalaciones
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

La Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) es una rama inherentemente interdisciplinaria de la ciencia que tiene un muy amplio espectro de aplicaciones. La Mecánica de Fluidos realista utiliza métodos numéricos y algoritmos para resolver y analizar problemas que implican flujos de fluidos. Sectores como el de la aviación, el espacio, la automoción, la medicina y el medio ambiente son sólo algunas de las industrias que tienen flujos de fluidos en común.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 ( y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

  • Objetivo 6: Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos. Meta 6.3 De aquí a 2030, mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación, eliminando el vertimiento y minimizando la emisión de productos químicos y materiales peligrosos, reduciendo a la mitad el porcentaje de aguas residuales sin tratar y aumentando considerablemente el reciclado y la reutilización sin riesgos a nivel mundial.
  • Objetivo 8. Promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible,
  • Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras. Meta 9.4 De aquí a 2030, modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales, y logrando que todos los países tomen medidas de acuerdo con sus capacidades respectivas.
  • Objetivo 11: Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura Modelos y simulación de flujos e instalaciones forma parte integrante del grupo de asignaturas optativas. Se trata de una asignatura de 6 créditos ETCS que se imparte en el segundo cuatrimestre de segundo curso. Equipados con las técnicas numéricas de esta asignatura, y contando con una buena formación previa en Mecánica de Fluidos, los estudiantes estarán preparados para comprender y abordar retos más sofisticados de diseño en CFD con utilidad en la Ingeniería Industrial.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Es recomendable haber cursado y entendido adecuadamente la asignatura de Ingeniería de Fluidos del primer curso. Hay conceptos de dicha asignatura empleados con profusión en el desarrollo de la presente. Es conveniente que los estudiantes adopten un sistema de estudio continuado y que utilicen de manera frecuente las tutorías con el profesor para resolver aquellas dudas que de seguro surgirán en el aprendizaje de la materia.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Aplicar los métodos numéricos más adecuados para diversos problemas de interés en Mecánica de Fluidos.

Interpretar los resultados generados por un modelo computacional de un problema fluido.

Conocer los fundamentos de la modelización de flujos incompresibles y compresibles de interés práctico.

Aplicar los conocimientos adquiridos para el análisis de flujos e instalaciones en la industria.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Conoce los métodos numéricos más adecuados para diversos problemas de interés en Mecánica de Fluidos

Es capaz de interpretar los resultados generados por un modelo computacional de un problema fluido

Conoce los fundamentos de la modelización de flujos incompresibles y compresibles de interés práctico

Es capaz de aplicar los conocimientos adquiridos para el análisis de flujos e instalaciones en la industria.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Ha habido un crecimiento considerable en el desarrollo y aplicación de CFD en todos los aspectos de la dinámica de fluidos. CFD se ha convertido en una herramienta de modelado estándar ampliamente utilizado en la industria. Como consecuencia hay una considerable demanda de especialistas en el tema que no está cubierto con suficiente detalle a nivel de pregrado. Esta asignatura está buscando sentar las bases de una carrera profesional industrial o de investigación en el campo de rápido crecimiento de la dinámica de fluidos computacional. Proporciona una base sólida para que el alumno será capaz de aplicar métodos CFD como una herramienta para el diseño, análisis y aplicaciones de ingeniería. Con un fuerte énfasis en la comprensión y aplicación de los métodos subyacentes, los estudiantes entusiastas podrán escribir sus propios códigos CFD durante el curso.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

I: Trabajos dirigidos. Se evaluarán los informes generados a partir de los diversos casos planteados en las prácticas computacionales y en los ejercicios computacionales de clase. Podrán realizarse en grupos de hasta dos personas. (80%)

II: Exposición y discusión de un trabajo individual (20%)

Prueba global

Aquellos alumnos que opten por no realizar este procedimiento de evaluación progresiva, serán evaluados mediante una única prueba global al final del curso, consistente en un examen teórico-práctico a realizar en la fecha indicada por el calendario académico de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

1.  Clases magistrales, impartidas al grupo completo, en las que el profesor explicará la teoría de la asignatura, ilustrará y resolverá casos relevantes. En estas sesiones se utilizarán herramientas interactivas de simulación y se  facilitará la familiarización de los estudiantes con algunas herramientas de simulación avanzadas.

2.  Prácticas computacionales. Estas prácticas son altísimamente recomendables para una mejor comprensión de la asignatura porque se ven en funcionamiento real elementos de los descritos en clase de teoría.

3.  Tutorías relacionadas con cualquier tema de la asignatura.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases magistrales. Se desarrollarán a razón de cuatro horas semanales, hasta completar las 45 horas que consideramos oportuno dedicar para completar el temario.

Prácticas de laboratorio. Se realizarán 4 sesiones a razón de 3 horas por sesión con subgrupos de hasta dos personas.

Estudio y trabajo personal. Esta parte no presencial se valora en unas 93 horas, necesarias para el estudio de teoría, resolución de casos y preparación del trabajo personal.

Tutorías. Cada profesor publicará un horario de atención a los estudiantes a lo largo del cuatrimestre.

4.3. Programa

Temario planteado

Tema 0. Introducción. 

Tema 1. Ecuaciones gobernantes y sus propiedades en relación con la CFD

Tema 2. Discretización de las ecuaciones: esquemas y mallas.

Tema 3.  Modelos de flujo viscoso incompresible sin y con turbulencia

Tema 4. Modelos para flujo en lámina libre: Procesos de interés hidráulico y medioambiental

Tema 5.  Modelos para flujo compresible: Instalaciones de gases a presión y modelos de interés en aeronáutica.

Tema 6 Proyectos de casos de interés en la industria.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones teórico-prácticas y presentación de trabajos

Las clases magistrales de teoría y problemas se imparten en el horario establecido por el centro, así como las horas asignadas a las prácticas. La presentación de trabajos se realizará en sesiones especiales en horario de clase.

Al comienzo de cada curso las fechas y horas de impartición se encontrarán en la página web del centro

Asimismo los alumnos dispondrán al principio de curso de las fechas y lugares de los exámenes necesarios para superar esta materia.

Se dará de alta la asignatura en la plataforma docente moodle2 de Unizar y esto será el mecanismo esencial de comunicacion con los alumnos.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados