El programa de doctorado en Ciencias de la Ingeniería, mención Fluidodinámica se sustenta en la interacción entre los diversos grupos de trabajo que desde los ámbitos de las Ciencias y de la Ingeniería cultivan actualmente los temas fluidodinámicos en la Facultad. La colaboración entre ingenieros y científicos configura un programa de doctorado de múltiples enfoques, interdisciplinario en gran medida, y de un impacto potencial considerable tanto en el ámbito científico como en el tecnológico.

El programa se propone formar especialistas autónomos, de elevado nivel de formación, orientados ya sea a la investigación básica o a la concepción y diseño de obras, proyectos, procesos y productos en el ámbito tecnológico. Sus graduados poseerán las habilidades necesarias para plantear, formular, resolver y validar en la práctica problemas de alta complejidad valiéndose de su completa formación en ciencias básicas y en las ciencias de la Ingeniería pertinentes a los fenómenos fluidodinámicos o de transporte de diversos tipos, y de su familiaridad con metodologías y técnicas de frontera. Serán capaces de concebir, ejecutar, promover y dirigir acciones de solución a problemas de su competencia, tanto en el ámbito nacional como en el internacional.

Dentro del primer año de adscripción al programa se deberán cursar cuatro asignaturas obligatorias, de 15 UD cada una, que son las siguientes:

FD-701 Mecánica de medios continuos
FD - 702 Temas en Fluidodinámica
FD -703 Métodos computacionales en Fluidodinámica
FD -704 Métodos experimentales en Fluidodinámica

El propósito de las asignaturas obligatorias es dar a los estudiantes un nivel de conocimiento y competencia común en las bases matemáticas, la fenomenología y las metodologías de investigación en fluidodinámica, para luego iniciar su tesis en el área de su elección en Ingeniería o ciencias pertinentes al programa.

La estructura de cursos electivos será flexible dentro de un mínimo de 50 UD. Estos cursos serán elegidos por el alumno en función del área en que se desarrollará la tesis, dando posibilidad de que sean una efectiva ayuda al desarrollo de ésta. Se parte de la oferta de cursos que ofrece la Facultad en estas temáticas. Los requisitos de aprobación de las diferentes instancias de evaluación se especifican en el reglamento del programa.

Se establecerá una tutoría a los estudiantes desde su ingreso al programa, de modo de orientarlos en la elección del tema de Tesis.

La tesis constituirá una investigación original, de la cual se esperará productos a nivel de revistas ISI. Luego de aprobar los cursos obligatorios y con anterioridad al inicio formal de su tesis el alumno deberá dar un examen de calificación consistente en la presentación y defensa de su proyecto de tesis ante una comisión designada por el Comité de Programa.

La tesis se desarrollará en un período mínimo de 4 semestres. Al final de cada semestre el alumno deberá presentar un informe de avance, que deberá ser aprobado para pasar al módulo siguiente.

Grupos de trabajo del Programa de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Mención Fluidodinámica.

Grupo de Ingeniería Hidráulica y Ambiental.

Se ocupa de procesos de transporte de cantidad de movimiento, energía, calor y masa en flujos acuáticos en ambientes naturales y construidos, incluyendo ríos, canales, estuarios, lagos y embalses, medios porosos saturados y no saturados, plantas de tratamiento de aguas y zonas costeras. Estos flujos son, en general, impermanentes, turbulentos, en geometrías irregulares y de grandes escalas espaciales. Los procesos de transporte son estudiados tanto desde un enfoque básico y fundamental como aplicado, con una fuerte base conceptual. Las herramientas de análisis incluyen modelación numérica y física, investigación experimental y actividad de terreno.

Grupo de Mecánica Matemática.

La actividad de investigación de este grupo involucra la modelación, análisis matemático y simulación numérica de ecuaciones en derivadas parciales tales como los sistemas de Stokes y Navier Stokes, las ecuaciones de fluidos micropolares, los sistemas del tipo Korteweg- de Vries, y los sistemas acoplados fluido-estructura, etc. Algunas de las líneas de investigación principales son: existencia de soluciones, control, homogeneización, problemas inversos, análisis espectral y análisis numérico.

Grupo de Termofluidos.

Se estudia experimentalmente la fluidodinámica no lineal de gases por dispersión de ultrasonido, técnica no perturbativa que permite caracterizar todas las escalas de la turbulencia variando la longitud de la onda incidente. Se dispone también de un laboratorio de fenómenos no lineales, provisto de instalaciones para el estudio de inestabilidades en flujos abiertos y confinados. En el aspecto numérico, se simulan dos clases de flujos incompresibles y la transferencia de calor asociada, mediante códigos propios basados en el método de volúmenes finitos: Flujos turbulentos en canales con generadores de vórtices con el modelo k-e, y flujos naturales laminares tridimensionales transientes.

Grupo de Procesos Químico-metalúrgicos.

Se estudian fenómenos de transporte y cinética heterogénea en medios porosos y sistemas multifase, aplicados a procesos químico-metalúrgicos. Para el estudio de estos fenómenos se utiliza el análisis experimental, modelación fenomenológica y simulación computacional.

Grupo de Física no lineal y simulaciones.

Se ocupa de diversos temas entre los que se incluye la fenomenología de la turbulencia e interacción sonido- turbulencia, dinámica de gases extendida de gases rarificados. Propiedades de sistemas granulados fluidizados. Simulaciones microscópicas de fluidos normales y granulares. Dinámica de superfluidos y condensados de Bose-Einstein, sistemas macroscópicos fuera del equilibrio y estudios experimentales en fluidos, arenas y espumas.

Grupo de Meteorología y Ciencias atmosféricas.

El Grupo de Meteorología orienta su trabajo hacia la comprensión de fenómenos atmosféricos relevantes en Chile y América del Sur. En este trabajo se emplea una combinación de análisis teóricos (dinámica de los fluidos geofísicos) y técnicas observacionales. Algunas temáticas de investigación reciente o en curso incluyen: dinámica de la circulación regional en Chile central y aplicaciones en el transporte de contaminantes en la atmósfera; pronóstico numérico del tiempo y predicción climática; modelación de la capa límite atmosférica sobre los océanos; dinámica del desierto costero.

Grupo de Algoritmos numéricos y generación de mallas.

Los métodos numéricos de elementos finitos y de volúmenes finitos son herramientas poderosas en el análisis de problemas fluidodinámicos en la formulación de Navier- Stokes, tanto para flujos incompresibles como compresibles. Ambos métodos se potencian por el uso de mallas apropiadas a la complejidad geométrica de los problemas, así como para resolver las complejidades físicas derivadas de altos gradientes de temperatura y velocidad. Las metodologías de generación de mallas y el desarrollo de software adaptivo y flexible utilizan una arquitectura de software centrada en la generación y modificación automática de mallas en dos y tres dimensiones.