Omandada teadmised pideva keskkonna mehaanika ja termodünaamika seadustest, ning vastavate matemaatiliste meetodite kasutamisest vedeliku ja gaasi voolamisega seotud ülesannete lahendamiseks. Kasutada kontrollmahu meetodit massi, liikumishulga ja energia jäävuse seaduste rakendamiseks kokkusurumatu ja kokkusurutava voolamise dünaamika analüüsis.
Tutvuda arvutusliku vedeliku dünaamika (CFD) kasutamise võimalustega kursusel esitatud modelleerimisülesannete lahendamiseks.

Gain knowledge on the laws of continuum mechanics and thermodynamics, and on usage of the corresponding mathematical methods in solving problems of the liquid and gas flows. Explain implementation of a control volume method in using the conservation laws of mass, momentum and energy for analysis of the flow dynamics of incompressible and compressible flows. Demonstrate computational fluid dynamics (CFD) possibilities in solving the modelling tasks, which are presented in the course.

Kursuse läbinud üliõpilane:
Tunneb massi, liikumishulga ja energia jäävuse seaduste, kaasaarvatud termodünaamika seaduste diferentsiaalseid ja integraalseid seoseid voolamise jaoks;
- tunneb Newtoni vedeliku põhiseost, ning Navier-Stokesi võrrandit voolamise jaoks inertsiaalses ja mitteinertsiaalses taustsüsteemis;
- tunneb vedeliku Bernoulli võrrandi ja ideaalse gaasi olekuvõrrandi lihtsamaid rakendusi voolamise jaoks;
- oskab määrata piirde ja vedeliku dünaamilise koostoime suurusi rõhugradiendi ja/või raskusjõuga määratud voolamiste jaoks;
- oskab kasutada kontrollmahu meetodit fikseeritud ja mittefikseeritud kontrollpindadega juhtudel vedeliku ja gaasi voolamise jaoks;
- oskab kasutada voolufunktsiooni ja kiiruspotentsiaaliga määratud kompleksset potentsiaali voolamisse paigutatud jäiga kehaga kaasnevate keeriste vooludünaamika analüüsis;
- oskab määrata ideaalse gaasi olekuparameetreid ja olekufunktsioone isoentroopse, hõõrdega adiabaatilise, isotermilise ja hõõrdeta soojusvahetusega voolamise jaoks, e määrata hõõrde, soojuse ja rõhulainete mõju ideaalse gaasi voolamises.

After completing the course students:
- knows differential and integral relationships of the conservation laws of mass, momentum and energy, including the laws of thermodynamics for flow;
- knows the Newtonian fluid constitutive relationship, and the Navier-Stokes equation for flow in the inertial and non-inertial systems of reference;
- knows simple applications of the Bernoulli equation for liquid flow and the equation of state of the ideal gas for flow;
- can determine the quantities of dynamic interaction between boundary and fluid for pressure-gradient and / or gravity driven flows;
- can use a control-volume method of the liquid and gas flows in the cases of fixed and non-fixed control surfaces;
- can use the streamfunction and velocity potential determined complex potential for the analysis of vortex dynamics of a rigid body submerged inside fluid;
- can determine the state parameters and functions for isoentropic, frictional adiabatic flow, isotermic and frictionless heat-exchange flow of the ideal gas, i.e. elaborate friction, heat and pressure waves contribution in the ideal gas flow.

Õppeaine selgitab voolukiiruse, rõhu ja temperatuuri erinevaid seoseid, kasutades Navier-Stokesi võrrandit, Bernoulli võrrandit ja ideaalse gaasi olekuvõrrandit. Eraldi käsitletakse kokkusurumatu ja kokkusurutava voolamise dünaamikat. Kursus koosneb kolmest moodulist:
MOODUL1: Jäävuse seadused
MOODUL2: Kokkusurumatu voolamine
MOODUL3: Kokkusurutav voolamine
Kursuse läbimisel lahendatakse vedeliku ja gaasi voolamise ülesandeid, kasutatakse vastavaid matemaatilisi meetodeid ja visualiseeritakse modelleerimisülesannete lahendeid kasutades arvutusliku vedeliku dünaamika (CFD) tarkvara. Kursusel esitatud materjalide põhjal on koostatud kontrolltööde ja iseseisvate tööde ülesanded. Kursusel on oluline osa iseseisvalt õppematerjalide läbitöötamisel. Iseseisvat tööd eeldavad moodulid läbitakse osaliselt õppejõu juhendamisel, ning need võivad sisaldada ka mahukamate individuaaltööde koostamist modelleerimisülesannete selgitamiseks.

Subject explains a variety of relationships between flow velocity, pressure and temperature by using the Navier-Stokes equation, the Bernoulli equation and the state equation of the ideal gas. The incompressible and compressible flow dynamics are explained separately. The course consists of three modules:
MODULE1: Conservation laws
MODULE2: Incompressible flow
MODULE3: Compressible flow
Upon completion of the course, the tasks are solved, the corresponding mathematical methods are gained and the modelling solutions are visualize by using a computational fluid dynamics (CFD) software. Course materials submitted drawn up on the basis of the control of work and independent work assignments. In the course an important part of the learning process includes elaboration of their own learning materials. Independent work requiring modules are passed partly under supervision, and this may contain the drawing up of an intensive individual assignments for clarifying the modelling problems.

Eksam on kirjalik ja koosneb ülesande vormis valikvastustega testist. Valitud vastust peab kirjalikult põhjendama. Vajadusel esitatakse lisaküsimusi.

The written exam that consists of a tasks in the form of a multiple choice test. Selected response must be justified in written form. If necessary, additional questions are included.

Kursuse läbimisel lahendatakse iseseisvalt ülesandeid, kasutatakse vastavaid matemaatilisi meetodeid, et selgitada modelleerimisülesannete lahendeid kasutades
arvutusliku vedeliku dünaamika (CFD) tarkvara. Kursusel esitatud materjalide põhjal on koostatud ülesanded kontrolltööde ettevalmistuseks ja iseseisvate tööde ülesanded. Kursusel on oluline osa iseseisvalt õppematerjalide läbitöötamisel. Iseseisvat tööd eeldavad moodulid läbitakse osaliselt õppejõu juhendamisel, ning need võivad sisaldada ka mahukamate individuaaltööde koostamist modelleerimisülesannete selgitamiseks.

Upon completion of the course, the tasks are solved independently, the corresponding mathematical methods are studied to analyse the modelling solutions by using a computational fluid dynamics (CFD) software. Course materials submitted drawn up on the basis of the control of work for preparation and independent work assignments. In the course an important part of the learning process includes elaboration of their own learning materials. Independent work requiring modules are passed partly under supervision, and this may contain the drawing up of an intensive individual assignments for clarifying the modelling problems.

1. Robert W. Fox and Alan T. McDonald. Introduction to Fluid Mechanics, Forth Edition. John Wiley & Sons, Inc., 1994;
2. Bruce R. Munson, Donald F. Young and Theodore H. Okiishi.
Fundamentals of Fluid Mechanics. John Wiley & Sons, Inc., 1990;
3. Pijush K. Kundu and Ira M. Cohen. Fluid Mechanics, Third Edition. Academic Press, San Diego. 2004;
4. E-kursuse materjalid.

-