Mecánica de los Fluidos Visualizaciones de flujo de interés ilustrativo práctico en la...

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Mecánica de los Fluidos Visualizaciones de flujo de interés ilustrativo práctico en la comprensión de la materia
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  • Mecnica de los Fluidos

    Visualizaciones de flujo

    de inters ilustrativo prctico en lacomprensin de la materia

  • Experiencia de Reynolds

    Flujo Laminar versus Flujo TurbulentoTurbulentoLaminar

  • Distincin entre flujo adherido y flujo separado

    Zonas de flujo separado: estructura catica con macroturbulencia(baja velocidad media y baja presin

  • Lneas de corriente observadas como lneas de traza, mediante inyeccin de humo o de tinta

  • Lneas de corriente observadas con partculas trazadoras

    (fotografa instantnea con un cierto lapso de apertura del diafragma)

  • Eliminacin de la separacin de flujo por modificacin de la geometraPerfil aerodinmico: Flujo adherido a bajo ngulo de ataque (izquierda). Flujo separado a gran ngulo (derecha)

  • Flujo alrededor de un cilindro circular:

    Flujo adherido a muy bajo Re (rgimen de Stokes)

    Flujo separado a Re mayores:Observe el diferente patrn del flujo separado tras el cilindro. Vrtices alternados (calle de Von Karman) a Re moderados y altosVrtices simtricos a Re bajos

  • Flujo alrededor de un cilindro circular: a Re creciente se observa la formacin de estructura de flujo separado en forma de calle de torbellinos alternados, denominado de Von Karman

  • Flujo alrededor de una esfera: a Re creciente se observa la aparicin de la separacin de flujo.

    En ste caso no existe patrn de torbellinos alternado.

  • Estructuras de flujo separado por detrs de una placa plana normal al flujo

  • Evolucin de la separacin de flujo en forma de torbellinos, en un movimiento que arranca del reposoDiferentes patrones de separacin de flujo alrededor de una casa, de menor a mayor velocidad del viento

  • Diferentes patrones de separacin de flujo alrededor de tres cuerpos de diferentes proporciones

  • Flujo separado organizado en un par de torbellinos por detrs de un automvil

  • Flujo de capa lmite

    Sobre una placa plana(caso de gradiente de presin nulo)

    En un conducto convergente (caso de gradiente de presin favorable)

    En un conducto divergente (caso de gradiente de presin adverso). En esta situacin se observa la separacin de la capa lmite cuando el gradiente adverso es excesivo.

  • Nacimiento de la capa lmite laminar sobre una placa planaEstela viscosa aguas debajo de un perfil, consecuencia directa de la existencia de la capa lmite sobre el cuerpo

  • Separacin de la capa lmite por detrs de un cuerpoSeparacin de la capa lmite sobre una placa plana con gradiente de presin adverso

    ste es generado en el flujo de punto de impacto sobre una placa normal a la corriente

  • Separacin de la capa lmite laminar sobre un cilindro circular. se observa la inversin de flujo que caracteriza a la separacinSeparacin en un conducto divergente: se observa la inversin de flujo que caracteriza a la separacin

  • Flujo alrededor de una esfera:Re = 105 separacin laminar, zona muy extensa con gran resistencia aerodinmicaRe = 3 105 separacin turbulenta, regin reducida, con menor resistencia aerodinmica

  • Flujo alrededor de una esfera: Re ~ 2 105

    Separacin de capa lmite laminar: zona muy extensa con gran resistencia aerodinmica

    Separacin de capa lmite turbulenta: transicin forzada por casquete rugoso en la zona delantera del cuerpo. Zona separada reducida, con menor resistencia aerodinmica

  • Estelas de flujo separado: caso de estructura en forma de torbellinos o vrtices alternados(denominada Calle de Vrtices de Von Karman)Estela de flujo separado: caso de estructura en forma de torbellinos o vrtices simtricos

  • Flujo alrededor de una placa plana con ngulo de ataque: sin y con succin de capa lmite en la cara superior

    Sin succin de capa lmite

    Con succin de capa lmite

  • Flujo en un conducto divergente plano: sin y con succin de capa lmite en ambas caras

    Sin succin de capa lmite

    Con succin de capa lmite

  • Visualizacin del movimiento fluido. Observe la deformacin angular del fluido.

  • Visualizacin en la naturaleza del flujo asociado a tornados: combinacin de un sumidero y un vrtice irrotacional

  • Separacin de flujo con posterior re adherencia:

    llamadas burbujas de separacin laminar pues ste fenmeno se produce en una capa lmite en ste rgimen

  • Burbujas de separacin laminar vistas con escurrimiento de tinta superficial

  • Visualizacin de flujo interno:Flujo en conductos

  • Longitud de entrada desde un depsito a una tuberaObserve el desarrollo del perfil de velocidades y la tendencia al flujo totalmente desarrollado

  • Contraccin y expansin brusca en un conducto :Observe que en la contraccin (figura izquierda) no existe separacin de flujo sino una zona de estancamiento (color amarillo), a excepcin de una pequea zona separada de fluido recirculante en la seccin menor (color rojo).En cambio, en la expansin (figura derecha) el flujo se separa considerablemente formando torbellinos de fluido recirculante (en rojo).

  • Difusor (expansin progresiva) :En la figura izquierda, el flujo est prcticamente adherido en su totalidad, exceptuando una pequea burbuja de separacin (en amarillo) : esto corresponde a un caudal bajo.En la figura derecha, el flujo est completamente separado (rojo) : corresponde a un caudal alto.

  • Codo de 90 :Observe el peor caso (inferior izquierda): el flujo est completamente separado en dos zonas extensas. Con un codo redondeado (superior izquierda) la situacin mejora considerablemente : existe sin embargo una pequea zona de flujo separado. La separacin de flujo se elimina en ambas geometras con labes o perfiles directrices que encauzan el flujo eliminando la separacin (figuras de la derecha).

  • Entrada desde un depsito

    Entrada recta:El flujo se separa formando la denominada "vena contracta", que reduce la seccin efectiva.

    Entrada redondeada:El caso ptimo, sin separacin de flujo, pero complicado constructivamente.

    Entrada al sesgo:Indeseable; la separacin de flujo es muy grande.Boca de Borda:Similar a la entrada recta pero de muy fcil construccinBoca de Borda con entrada acampanada: se ha eliminado la separacin.

  • Descarga de un orificio:

    Orificio en pared gruesa con entrada redondeada: el flujo se encauza de manera suave.

    Orificio en pared delgada: observe el fenmeno de la contraccin de la vena fluida

  • Visualizaciones de Cavitacin

  • Formacin de cavidad de vapor de agua en zonas de baja presin (zonas de alta velocidad)

  • Formacin de cavidad de vapor de agua en zonas de baja presin (zonas de alta velocidad.

    Caso de extrads de perfiles sustentadores

  • Efectos destructivos de la cavitacin:

    El dao se produce por accin de fatiga en las zonas dnde las cavidades inplotan y vuelven a fase lquida. El dao se produce por la accin mecnica de fuertes ondas de presin a lo largo de un tiempo prolongado