Ingeniería de CFD Hidrodinámico para Buques y Yates

2.1 Fundamentos de CFD y ecuaciones de conservación: ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía; diferencias entre fluidos incompresibles y compresibles; interpretación física para buques y yates.

2.2 Ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos newtonianos: formulación vectorial; roles de viscosidad, presión y fuerzas externas; condiciones de borde y su impacto en resistencias y propulsión.

2.3 Modelos de turbulencia y cierre para CFD naval: introducción a RANS, k-ε, k-ω y k-ω SST; cuándo considerar LES o DES; criterios de elección según flujo en casco y olas.

2.4 Métodos numéricos y discretización en CFD: método de volúmenes finitos; esquemas de discretización espacial y temporal; estabilidad, dispersión y consistencia.

2.5 Configuración de dominio y condiciones de contorno para buques y yates: paredes no-slip y slip, condiciones de entrada/salida, condiciones en la interfase agua-aire y amortiguación de olas.

2.6 Modelado de superficies libres y olas: capturas de interfase con VOF o Level Set; generación de olas planas y complejas alrededor del casco; interacción casco-ola.

2.7 Verificación, validación e incertidumbre: pruebas de malla, verificación numérica, validación frente a datos experimentales o de campo; cuantificación de incertidumbres y sensibilidad.

2.8 Generación y calidad de mallas para CFD naval: mallas estructuradas/no estructuradas; calidad de celdas, separación de pared y escalado Y+; refinamiento en proa, borde de ataque y zonas de separación.

2.9 Métodos de acoplamiento presión-velocidad y desempeño numérico: algoritmos SIMPLE, PISO y variantes; convergencia temporal y espacial; manejo de interfaces multiphase.

2.10 Análisis de resultados y métricas clave: coeficientes de resistencia y empuje, distribución de presión, fuerzas sobre casco y cesión de momento; interpretación para diseño y optimización naval.

3.1 Flujo RANS en hidrodinámica naval: fundamentos de las ecuaciones de Navier–Stokes, Reynolds y modelos de turbulencia para predicción de resistencia
3.2 Resistencia y coeficientes hidrodinámicos: cálculo de Cx, Cy, Cz, Cf y arrastre de casco en distintas condiciones de Reynolds y oleaje
3.3 Propulsión naval y desempeño de hélice: modelado de propulsión, interacción casco-helice, cavitación y pérdidas
3.4 Interacción oleaje-casco: modelado de olas lineales y no lineales, espectros y efectos en resistencia y maniobrabilidad
3.5 Modelos de turbulencia para CFD: k-omega SST, k-epsilon, RSM, URANS, DES, LES y criterios de selección por caso
3.6 Métodos de panel y su integración en CFD hidrodinámico: uso de paneles para validación y predicción de fuerzas de superficie
3.7 Flujo de trabajo y herramientas CFD: OpenFOAM, Fluent, STAR-CCM+, mallas, condiciones de contorno y postprocesado
3.8 Verificación y validación: criterios de calidad de malla, grid convergence, comparación con datos experimentales e incertidumbre
3.9 Optimización y diseño naval: enfoques de diseño multiobjetivo, sensibilidad, robustez y rutinas de iteración
3.10 Casos prácticos: buques de carga, cruceros y yates de alto rendimiento con análisis de resultados y lecciones aprendidas

4.1 Introducción a la CFD Naval: conceptos clave, alcance y objetivos de aprendizaje
4.2 Historia y evolución de la CFD en ingeniería naval
4.3 Ecuaciones de Navier-Stokes, conservación de masa y momentum en CFD
4.4 Modelos de turbulencia: RANS, LES y DES y su aplicación en buques
4.5 Métodos numéricos: discretización, malla y estrategias temporales
4.6 Tipos de malla y criterios de calidad para cascos y yates
4.7 Verificación y validación: enfoques, conjuntos de datos y métricas
4.8 Herramientas CFD: OpenFOAM, Fluent, STAR-CCM+ y flujos de trabajo básicos
4.9 Consideraciones de incertidumbre y confianza en resultados CFD naval
4.10 Proyecto inicial: configuración de un flujo alrededor de un casco simple

5.1 Introducción a la Resistencia en Diseño Naval: Tipos y Conceptos Fundamentales
5.2 Flujo RANS: Principios y Aplicaciones en la Simulación Naval
5.3 Modelado de la Resistencia: Métodos Computacionales y Validación
5.4 Simulación del Flujo alrededor del Casco: Configuración y Análisis
5.5 Optimización de la Forma del Casco para la Resistencia Mínima
5.6 Análisis de la Resistencia por Fricción y por Ondas
5.7 Impacto de los Apéndices en la Resistencia: Diseño y Evaluación
5.8 Influencia de la Velocidad y el Calado en la Resistencia
5.9 Interpretación y Análisis de Resultados CFD: Datos Clave
5.10 Casos de Estudio: Optimización de Diseño Basada en CFD

6.1 Introducción a la Hidrodinámica Computacional (CFD) en el Diseño Naval
6.2 Principios de Resistencia al Avance: Análisis CFD de la Resistencia
6.3 Modelado de Propulsión: CFD para el Diseño de Hélices y Sistemas de Propulsión
6.4 Interacción Buque-Olas: Simulación CFD del Movimiento en la Mar
6.5 Flujo RANS: Fundamentos y Aplicaciones en el Diseño Naval
6.6 Optimización del Diseño Naval mediante CFD
6.7 Software y Herramientas CFD Específicas para el Diseño Naval
6.8 Análisis de Resultados y Validación en Simulación CFD Naval
6.9 Diseño Paramétrico y Generación Automática de Modelos CFD
6.10 Casos de Estudio: Aplicaciones Prácticas de CFD en Buques y Yates

7.1 Introducción a la Resistencia al Avance en Buques: Conceptos Clave y Tipos de Resistencia.
7.2 Flujo RANS: Fundamentos y Aplicaciones en Ingeniería Naval.
7.3 Modelado de la Geometría del Buque para CFD: Preparación y Mejores Prácticas.
7.4 Configuración y Simulación CFD de la Resistencia al Avance: Pasos Esenciales.
7.5 Análisis de Resultados CFD: Interpretación de Datos y Obtención de Conclusiones.
7.6 Optimización de la Forma del Buque: Reducción de la Resistencia al Avance.
7.7 Modelado de Flujo en Entornos Reales: Efectos de las Condiciones de Contorno.
7.8 Estudio de Casos: Aplicación de CFD en el Diseño Naval.
7.9 Validación de Resultados CFD: Comparación con Datos Experimentales.
7.10 Herramientas y Software CFD: Selección y Uso en el Diseño de Buques.

8.1 Introducción al Modelado de Olas: Teoría y Tipos de Olas Aplicables a Buques y Yates
8.2 Flujo RANS: Fundamentos y Aplicación en Hidrodinámica Naval
8.3 Interacción Olas-Estructura: Modelado CFD para Buques y Yates
8.4 Modelado de Propulsión en Entornos de Olas: Análisis y Optimización
8.5 Simulación del Movimiento del Buque en Olas: 6DOF y Análisis de Respuesta
8.6 Validación y Verificación de Modelos CFD para Olas y Flujo RANS
8.7 Aplicaciones Prácticas: Estudios de Casos en Diseño Naval y Optimización
8.8 Técnicas Avanzadas: Modelado de Olas No Lineales y Flujos Complejos
8.9 Software CFD: Herramientas y Configuración para Modelado Naval
8.10 Análisis de Resultados y Toma de Decisiones en Diseño y Optimización

9.1 Fundamentos de la Hidrodinámica Computacional (CFD) en Náutica
9.2 Principios de Resistencia al Avance en Buques y Yates
9.3 Introducción a la Propulsión Naval y Diseño de Hélices
9.4 Modelado de Olas y su Impacto en el Diseño Naval
9.5 El Flujo RANS y su Aplicación en Simulaciones Navales
9.6 Introducción al Software CFD y su Interfaz
9.7 Preparación de la Geometría y Mallas para Simulaciones CFD
9.8 Configuración y Ejecución de Simulaciones Hidrodinámicas
9.9 Análisis e Interpretación de Resultados CFD en Diseño Naval
9.10 Consideraciones Iniciales para la Optimización en CFD Naval

10.1 Introducción a la Optimización CFD en Buques y Yates
10.2 Modelado de Resistencia al Avance: Fundamentos y Aplicaciones
10.3 Análisis de Propulsión: Hélices, Flujo y Eficiencia
10.4 Simulación de Olas: Interacción Buque-Agua
10.5 Flujo RANS: Teoría y Aplicación en Diseño Naval
10.6 Modelado de la Geometría y Mallado para CFD
10.7 Configuración y Solución de Casos CFD
10.8 Análisis de Resultados y Optimización
10.9 Aplicaciones Prácticas y Estudios de Caso
10.10 Presentación del Proyecto Final y Conclusiones