Mecánica de Fluidos - Clase 5

8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5

1/44


2/44

Mecánica de Fluidos

$ase

s

"%&o

Estática

Dinámica

'ire( )elio*+itr#,eno*etc

',ualcosol.

Compresibilidd

Vis!osidd

De"si

Es&bilidd

Presi#"

'lo&!i#"(Emp

$)e

Cpilridd

E!$!io"es*$"dme"&les

E!$!i#" de l!o"&i"$idd

E!$!i#" dee"er+

'l$)o de -$idos

ecci#

ecci#n 2

ecci#n 3


3/44

beti.os

denticar las cate,or%as básicas del uo de u Entender la denici#n de endas* "%nea de Cor6 "inea de 7ra!a

Entender como los uos 6 caudales son denid

como relacionar .ol8menes* masas 6 caudalesbasados en pesos(

Entender la Ecuaci#n de la Continuidad 6 susaplicaciones


4/44

9esumen

1( Dos :ormas para describir el mo.imiento uido

2( 7ipos de uo

3( Fluo constante 6 uo uni:orme

4( endas* "%nea de Corriente 6 "%nea de 7ra!a

5( Cantidad de uo 6 .elocidad media

;( 'nálisis de istema 6 Volumen de Control


5/44

Dos :ormas di:erentes para describir el mo.imiento uid

Dos :ormas para describir elmo.imiento uido son lasdescripciones "a,ran,iana 6 Euler


6/44

Descripci#n "a,ran,iana

• "a descripci#n "a,ran,iana del uido l%&uidrastrea la posici#n 6 .elocidad de part%culasindi.iduales(

• El mo.imiento se describe a partir de las le+e>ton(

• Es di:%cil de aplicar para el análisis práctico uido"os uidos están compuestos por billones mol?culas(

"a interacci#n entre mol?culas es di:%cil de


7/44

Descripci#n Euleriana

Describe el campo del uo A.elocidad*aceleraci#n* presi#n* temperatura* etc( como:unciones de posici#n 6 tiempo(

Velocidad del campo

Muc-o mas apropiado para el estudio de uos l%&uid


8/44

Des!rip!io"es de 'l$)o: L+r"+i" rs E$leri"


9/44

2 7ipos de Fluo

Fluo de un uido ideal in .iscosid

Fluo de un uido real E:ectos de incluidos

• Mo.imiento de un uido ideal en un conducto

7odas las part%culas del uido se mue.en aconstante

• Mo.imiento de un uido real en un conducto art%culas cerca del l%mite Apared de la

u0

i d


10/44

7ipos de uo

Fluo incompresible l%&uidos

Fluo compresible principalmente* ,as

Fluo a presi#n l%&uidos/,ases en

tuber%as

Fluo a ,ra.edad uo sobre supercilibres* en canales abiertos


11/44

3 Fluo Constante 6 Fluo Gni:orme

Constante VariableCambiante en tiempo

Gni:orme +o Gni:ormeCambiante en espacio


12/44

Fluo Constante 6 Fluo Gni:orme

El Fluo ConstanteH es estable Acontinuo

con el tiempo* mientras &ue el uo.ariable cambia con el tiempo(

El uo uni:orme es constante en elespacio* mientras &ue el uo no uni:orm

cambia en el espacio(

*Constante/estacionario/estable

l C l i:


13/44

1( Fluo Constante Gni:orme "as condiciones no cambian con del uido o con el tiempo( Gn eemplo es el mo.imiento del

.elocidad constante en una tuber%a de diámetro constante(2( Fluo +o Gni:orme Constante "as condiciones cambian de p

con la posici#n del uido pero no con el tiempo( Gn eemplomo.imiento en una tuber%a enroscada con .elocidad constaentrada la .elocidad cambiará a lo lar,o del tra6ecto -aci

3( Fluo Gni:orme Variable En un momento dado* todas las colas mismas* pero ?stas cambian con el tiempo(

4( Fluo +o Gni:orme Variable 7odas las condiciones del uidocambiar de punto a punto 6 con el tiempo en cual&uier mom

Fluo Constante 6 Fluo Gni:orme

d l id


14/44

atrones del uido

• Fluo Gni:orme

• Fluo +o Gni:orme

• Fluo Constante

• Fluo Variable

Fl G i:


15/44

Fluo Gni:orme

"a .elocidad es constante a tra.?s de cual&uier secci#n normal al

El modelo de uido es uni dimensional

E l


16/44

Eemplo*

"a .ál.ula en C es

abierta lentamente Clasicar el uo en Bmientras la .ál.ula esabierta

Clasi&ue el uo en '

4 enda "%nea de Corriente


17/44

4 enda* "%nea de Corriente

"a .elocidad de mo.imiento es la

descripci#n básica de c#mo un uido semue.e en tiempo 6 espacio* pero parapoder .isuali!ar el patr#n de mo.imientonecesario denir otras propiedades del

uido( Estas deniciones corresponden a.arios m?todos eIperimentales para.isuali!ar el mo.imiento de uido(

Línea de corriente


18/44

Línea de corriente

• "a "%nea de corriente una cur.a &ue siempr

tan,ente a la .elocidalocal instantánea del.ector(

• "os ar,umentos,eom?tricos resultan

ecuaci#n para una líncorriente

"%neas de corriente


19/44

"%neas de corriente

Fluido deal

% %


20/44

Caracter%sticas de las "%neas de Corriente

1( "as "%neas de Corriente no pueden cru!ars

s%( ADe otro modo* el punto cru!ado tendr%al%neas tan,enciales(

2( "as "%neas de Corriente no se doblan* se csua.emente

3( "a densidad de l%neas de corriente reea lama,nitud de la .elocidad( A$rupos densos l%neas de corriente representan alta .elocidmientras &ue ,rupos dispersos representan

.elocidad(

Eemplo


21/44

Eemplo*

"ineas de u

aire 6 contorpresi#n alredun autom#.imo.imiento

7ubo de corriente


22/44

7ubo de corriente

o El 7ubo de Corriente es

un tubo ima,inario cu6osl%mites están :ormados porl%neas de corriente(

o El caudal de uo debeser el mismo para todaslas secciones cru!adas deltubo de corriente(

endas


23/44

endas

"a 7ra6ectoria se detal se,uir el camino &recorre una part%culauido(

Ecuaci#n para una senda

"%nea de 7ra!a


24/44

"%nea de 7ra!a

• Gna "%nea de tra!a es la co

de part%culas de uido &ue -secuencialmente por un punen el uo(

• Es :ácil de ,enerar en eIpeteJir en uo de a,uas* o .a

uos ,aseosos(• imilar a la tra6ectoria 6 lascorriente para el uo estab

Comparaciones


25/44

Comparaciones

ara uos constantes endas* l%neas de corriente 6 l%nede tra!a son id?nticas(

ara uos .ariables ueden ser mu6 di:erentes "as l%neas de corriente son una :oto,ra:%a instantáne

del campo de uo( "as sendas 6 l%neas de tra!a son patrones de uido &

tienen una -istoria temporal asociada a ellos(

"as l%neas de tra!a son una toma instantánea de unpatr#n de uo en un tiempo inte,rado(

"a senda es el curso de uo de una part%cula indi.idlo lar,o de un tiempo determinado(

Cantidad de Fluo ACaudal


26/44

Cantidad de Fluo ACaudal

Flujo volumétrico –Descarga/Caudal

Flujo másico

Descarga y velocidad media

ACaudal/Descar,a


27/44

ACaudal/Descar,a

El .olumen de un uido &uepasa por una determinada

secci#n de cruce en una unidadde tiempo se denomina caudalo descar,a( e mide en metrosc8bicos por se,undo o unidadessimilares 6 se indica con una /(

Velocidad constante en lasecci#n de cruce(

Velocidad .ariable

Fluo Másico


28/44

Fluo Másico

"a masa de uido &ue pasa en un determina

punto de cruce en una unidad de tiempo sellama uo másico( e mide en Kilo,ramos pse,undo o unidades similares(

Caudal 6 Velocidad Media


29/44

Caudal 6 Velocidad Media

• i conocemos el tamaJode tuber%a 6 conocemos

el caudal* podemosdeducir la .elocidadmedia(

•

El caudal .olum?trico Lse determina por

Eemplo


30/44

Eemplo*

"a descar,a en una tuber%a de 25 cm es

de 0(04 m3/s( C8al es la .elocidad medi

Volumen de Control n,reso 6 alida


31/44

Volumen de Control n,reso 6 alida


32/44


33/44


34/44

ara cual&uier Volumen de Control*

principio de la conser.aci#n de la mdice

L ms 0$e i"+res por $"idd&iempo 1 L ms 0$e sle por$"idd de &iempo 2 El $me"&o ms e" el Vol$me" de Co"&rol p

$"idd de &iempo


35/44

Pr $" -$)o !o"s&"&e:

"a masa &ue in,resa Masa &ue sale

"a ecuaci#n de la continuidad


36/44

"a ecuaci#n de la continuidad

Eemplo*


37/44

Eemplo*

El a,ua u6e a tra.?s de una tuber%a de 4(0 cm dediámetro a una .elocidad de 5 cm/s( "a tuber%a se

reduce uo abao 6 tiene un diámetro de 2(0 cm( es la .elocidad del a,ua a tra.?s de la tuber%a máestrec-aN

Eemplo 2*


38/44

Eemplo 2* Dos arro6os se unen para :ormar un r%o(

"as dimensiones son

E!$!i#" de l !o"&i"$idd

Fluo en Gna* Dos 6 7res dimensiones


39/44

* 6

"a dimensi#n del uo depende del numero d

coordenadas de espacio re&ueridas paradescribirlo(

En realidad* la ma6or parte de los uos son

tridimensionales* 6 el análisis basado en mendimensiones es necesario(

Fluo en 1 dimensi#n


40/44

El uo u6e principalmente en una direcciel uo en las otras dos es despreciable(

Fluo en 1 dimensi#n


41/44

7uber%a Fluo ideal Fluo real

Fluo en una dimensi#n en una tuber%a

Fluo en 1 dimensi#n

Fluo en 2 dimensiones


42/44


El uo u6e principalmente en dos direcciones* 6 esdespreciable el mo.imiento en la tercera coordenad

"os :actores del mo.imiento del uido son :uncionesdos coordenadas espaciales



43/44

uo e d e s o es

Fluo sobre un a!ud



44/44

"os :actores del mo.imiento del uido son:unci#n de tres coordenadas de espacio

Mecánica de Fluidos - Clase 5

Documents

Transcript of Mecánica de Fluidos - Clase 5