¿Qué pueden aprender los estudiantes al resolver la ecuación de fricción de flujo de Colebrook?
Autores: Brki, Dejan; Praks, Pavel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
¿Qué pueden aprender los estudiantes al resolver la ecuación de fricción de flujo de Colebrook?
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Ecuación
Habilidades computacionales
Métodos iterativos
Aproximaciones explícitas
Análisis de regresión
Ejemplos numéricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Incluso una ecuación relativamente simple como la de Colebrook ofrece muchas posibilidades a los estudiantes para aumentar sus habilidades computacionales. La ecuación de Colebrook es implícita en el factor de fricción del flujo y, por lo tanto, necesita ser resuelta de manera iterativa o utilizando aproximaciones explícitas, que deben desarrollarse utilizando diferentes enfoques. Se pueden utilizar varios procedimientos para métodos iterativos, como el método iterativo de punto fijo, Newton-Raphson y otros tipos de métodos iterativos multipunto, métodos iterativos en combinación con polinomios de Padé, funciones especiales como Lambert W, inteligencia artificial como redes neuronales, etc. Además, para desarrollar aproximaciones explícitas o mejorar su precisión, también se pueden utilizar análisis de regresión, algoritmos genéticos y técnicas de ajuste de curvas. En este ejercicio numérico de aprendizaje, se mostrarán algunos ejemplos numéricos junto con la explicación del impacto pedagógico estimado para los estudiantes universitarios. Los estudiantes pueden ver cuál es la diferencia entre el álgebra clásica y el álgebra de punto flotante utilizada en las computadoras.
Descripción
Incluso una ecuación relativamente simple como la de Colebrook ofrece muchas posibilidades a los estudiantes para aumentar sus habilidades computacionales. La ecuación de Colebrook es implícita en el factor de fricción del flujo y, por lo tanto, necesita ser resuelta de manera iterativa o utilizando aproximaciones explícitas, que deben desarrollarse utilizando diferentes enfoques. Se pueden utilizar varios procedimientos para métodos iterativos, como el método iterativo de punto fijo, Newton-Raphson y otros tipos de métodos iterativos multipunto, métodos iterativos en combinación con polinomios de Padé, funciones especiales como Lambert W, inteligencia artificial como redes neuronales, etc. Además, para desarrollar aproximaciones explícitas o mejorar su precisión, también se pueden utilizar análisis de regresión, algoritmos genéticos y técnicas de ajuste de curvas. En este ejercicio numérico de aprendizaje, se mostrarán algunos ejemplos numéricos junto con la explicación del impacto pedagógico estimado para los estudiantes universitarios. Los estudiantes pueden ver cuál es la diferencia entre el álgebra clásica y el álgebra de punto flotante utilizada en las computadoras.