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Una de las claves del estudio de la turbulencia es que no puede ser calculada sino modelada. Incluso en el caso de las investigaciones, se hacen en dominios muy simplificados, usando los mayores ordenadores del mundo durante varios meses. Este tiempo y esos recursos son inalcanzables para la gran mayoría de las empresas, pero una de las grandes ventajas del modelado es que evita estos problemas. De ahí que la demanda de profesionales con conocimientos especializados en este ámbito, no pare de incrementarse. 

Este es el motivo por el que TECH ha diseñado un Fluid Modeling en Postgraduate diploma, para dotar a los alumnos de competencias y conocimientos avanzados en esta materia, pudiendo garantizarles un futuro de éxito profesional como ingenieros en esta área. De esta forma, este plan de estudios ofrece una profundización completa y precisa en temas como los Métodos RANS, la Evolución de LES, el Problema de Riemann, el Flujo Multifásico o la Cosimulación Bidireccional, entre otros muchos aspectos de gran relevancia.

Todo ello, a través de una cómoda modalidad 100% online que permite al alumno compaginar sus estudios con sus otras obligaciones principales, sin necesidad de desplazamientos ni de horarios fijos. Además, con la posibilidad de acceder a todo el material teórico y práctico desde el primer día, con total libertad y desde cualquier dispositivo con conexión a internet, sea móvil, ordenador o tablet. 

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El diseño de este programa se centra en el Aprendizaje Basado en Problemas, mediante el cual el profesional deberá tratar de resolver las distintas situaciones de práctica profesional que se le planteen a lo largo del curso académico. Para ello, contará con la ayuda de un novedoso sistema de vídeo interactivo realizado por reconocidos expertos.

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Module 1. Modeling of turbulence in Fluid 

1.1. Turbulence. Key features 

1.1.1. Dissipation and diffusivity 
1.1.2. Characteristic scales. Orders of magnitude 
1.1.3. Reynolds Numbers 

1.2. Definitions of Turbulence. From Reynolds to the present day 

1.2.1. The Reynolds problem. The boundary layer 
1.2.2. Meteorology, Richardson and Smagorinsky 
1.2.3. The problem of chaos 

1.3. The energy cascade 

1.3.1. Smaller scales of turbulence 
1.3.2. Kolmogorov's hypothesis 
1.3.3. The cascade exponent 

1.4. The closure problem revisited 

1.4.1. 10 unknowns and 4 equations 
1.4.2. The turbulent kinetic energy equation
1.4.3. The turbulence cycle 

1.5. Turbulent viscosity

1.5.1. Historical background and parallels 
1.5.2. Initiation problem: jets 
1.5.3. Turbulent viscosity in CFD problems 

1.6. RANS methods 

1.6.1. The turbulent viscosity hypothesis 
1.6.2. The RANS equations 
1.6.3. RANS methods. Examples of use 

1.7. The evolution of SLE 

1.7.1. Historical Background 
1.7.2. Spectral filters 
1.7.3. Spatial filters. The problem in the wall 

1.8. Wall turbulence I

1.8.1. Characteristic scales 
1.8.2. The momentum equations 
1.8.3. The regions of a turbulent wall flow 

1.9. Wall turbulence II 

1.9.1. Boundary layers 
1.9.2. Dimensionless numbers of a boundary layer 
1.9.3. The Blasius solution 

1.10. The energy equation 

1.10.1. Passive scalars 
1.10.2. Active scalars. The Bousinesq approach 
1.10.3. Fanno and Rayleigh flows 

Module 2. Compressible Fluids 

2.1. Compressible Fluids 

2.1.1. Compressible and incompressible fluids. Differences 
2.1.2. Equation of State 
2.1.3. Differential equations of compressible fluids 

2.2. Practical examples of the compressible regime 

2.2.1. Shock Waves 
2.2.2. Prandtl-Meyer Expansion 
2.2.3. Nozzles 

2.3. Riemann's Problem 

2.3.1. Riemann's problem 
2.3.2. Solution of the Riemann problem by characteristics 
2.3.3. Non-linear systems: Shock Waves Rankine-Hugoniot condition 
2.3.4. Non-linear systems: Waves and expansion fans. Entropy condition 
2.3.5. Riemannian Invariants 

2.4. Euler Equations 

2.4.1. Invariants of the Euler equations 
2.4.2. Conservative vs. primitive variables 
2.4.3. Solution Strategies 

2.5. Solutions to the Riemann problem 

2.5.1. Exact solution 
2.5.2. Conservative numerical methods 
2.5.3. Godunov's method 
2.5.4. Flux Vector Splitting 

2.6. Approximate Riemann solvers 

2.6.1. HLLC 
2.6.2. Roe 
2.6.3. AUSM 

2.7. Higher order methods 

2.7.1. Problems of higher order methods 
2.7.2. Limiters and TVD methods 
2.7.3. Practical Examples 

2.8. Additional aspects of the Riemann Problem 

2.8.1. Non-homogeneous equations 
2.8.2. Splitting dimensional 
2.8.3. Applications to the Navier-Stokes equations 

2.9. Regions with high gradients and discontinuities 

2.9.1. Importance of meshing 
2.9.2. Automatic mesh adaptation (AMR) 
2.9.3. Shock Fitting Methods 

2.10. Compressible flow applications 

2.10.1. Sod problem 
2.10.2. Supersonic wedge 
2.10.3. Convergent-divergent nozzle 

Module 3. Multiphase flow 

3.1. Flow regimes 

3.1.1. Continuous phase 
3.1.2. Discrete phase 
3.1.3. Discrete phase populations 

3.2. Continuous phases 

3.2.1. Properties of the liquid-gas interface 
3.2.2. Each phase a domain 
3.2.3. Phase resolution independently
3.2.4. Coupled solution 
3.2.5. Fluid fraction as a descriptive phase scalar 
3.2.6. Reconstruction of the gas-liquid interface 

3.3. Marine simulation 

3.3.1. Wave regimes. Wave height vs. depth 
3.3.2. Input boundary condition. Wave simulation 
3.3.3. Non-reflective output boundary condition. Numerical beach 
3.3.4. Lateral boundary conditions. Lateral wind and drift 

3.4. Surface Tension 

3.4.1. Physical Phenomenon of the Surface Tension 
3.4.2. Modeling 
3.4.3. Interaction with surfaces. Angle of wetting 

3.5. Phase shift 

3.5.1. Source and sink terms associated with phase change 
3.5.2. Evaporation models 
3.5.3. Condensation and precipitation models. Nucleation of droplets 
3.5.4. Cavitation 

3.6. Discrete phase: particles, droplets and bubbles 

3.6.1. Resistance strength 
3.6.2. The buoyancy force 
3.6.3. Inertia 
3.6.4. Brownian motion and turbulence effects 
3.6.5. Other forces 

3.7. Interaction with the surrounding fluid 

3.7.1. Generation from continuous phase 
3.7.2. Aerodynamic drag 
3.7.3. Interaction with other entities, coalescence and rupture
3.7.4. Boundary Conditions 

3.8. Statistical description of particle populations. Packages 

3.8.1. Transportation of stocks 
3.8.2. Stock boundary conditions 
3.8.3. Stock interactions 
3.8.4. Extending the discrete phase to populations 

3.9. Water film 
 

3.9.1. Water Sheet Hypothesis 
3.9.2. Equations and modeling 
3.9.3. Source term from particles 

3.10. Example of an application with OpenFOAM 

3.10.1. Description of an industrial problem 
3.10.2. Setup and simulation 
3.10.3. Visualization and interpretation of results 

Module 4. Advanced CFD Models

4.1. Multiphysics 

4.1.1. Multiphysics Simulations 
4.1.2. System Types 
4.1.3. Application Examples 

4.2. Unidirectional Cosimulation 

4.2.1. Unidirectional Cosimulation. Advanced Aspects 
4.2.2. Information exchange schemes 
4.2.3. Applications 

4.3. Bidirectional Cosimulation 

4.3.1. Bidirectional Cosimulation. Advanced Aspects 
4.3.2. Information exchange schemes 
4.3.3. Applications 

4.4. Convection Heat Transfer 

4.4.1. Heat Transfer by Convection. Advanced Aspects 
4.4.2. Convective heat transfer equations 
4.4.3. Methods for solving convection problems 

4.5. Conduction Heat Transfer 

4.5.1. Conduction Heat Transfer. Advanced Aspects 
4.5.2. Conductive heat transfer equations 
4.5.3. Methods of solving driving problems 

4.6. Radiative Heat Transfer 

4.6.1. Radiative Heat Transfer. Advanced Aspects 
4.6.2. Radiation heat transfer equations 
4.6.3. Radiation troubleshooting methods 

4.7. Solid-fluid-heat coupling 

4.7.1. Solid-fluid-heat coupling 
4.7.2. Solid-fluid thermal coupling 
4.7.3. CFD and FEM 

4.8. Aeroacoustics 

4.8.1. Computational aeroacoustics 
4.8.2. Acoustic analogies 
4.8.3. Resolution methods 

4.9. Advection-diffusion problems 

4.9.1. Diffusion-advection problems 
4.9.2. Scalar Fields 
4.9.3. Particle methods 

4.10. Coupling models with reactive flow 

4.10.1. Reactive Flow Coupling Models. Applications 
4.10.2. System of differential equations. Solving the chemical reaction 
4.10.3. CHEMKINs 
4.10.4. Combustion: flame, spark, Wobee 
4.10.5. Reactive flows in a non-stationary regime: quasi-stationary system hypothesis
4.10.6. Reactive flows in turbulent flows
4.10.7. Catalysts  

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