13va%20-clase

13va%20-clase - APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I...

Info iconThis preview shows page 1. Sign up to view the full content.

View Full Document Right Arrow Icon
This is the end of the preview. Sign up to access the rest of the document.

Unformatted text preview: APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. FLUIDOS EXTERNOS - Los fluidos externos pueden modelarse con flujos no viscosos. Los efectos viscosos que podrían existir tienen relevancia en una delgada capa, llamada capa límite. La capa límite está unida a la frontera, siendo, por efectos de la viscosidad, la velocidad siempre cero en una pared fija. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert Características del Flujo alrededor de cuerpos sumergidos. - Los objetos sumergidos según su forma se dividen en objetos romos y objetos aerodinámicos. La capa limite o frontera cerca del punto de estancamiento es una capa límite laminar que, si el número de Reynolds es lo bastante grande, sufre una transición corriente abajo a una capa límite turbulenta. En los objetos romos, aguas abajo del cuerpo, el flujo se separa del cuerpo y forma una región de separación, que consiste en una región de flujo recirculante. En los objetos hidrodinámicos, el flujo abandona el cuerpo en el borde posterior, existiendo algunas veces una región de separación muy pequeña. Aguas abajo del objeto se forma una región creciente donde se registran velocidades menores que la corriente. Los esfuerzos cortantes causados por la viscosidad se concentran en la delgada capa límite, la región separada y la estela; fuera de estas regiones el flujo se aproxima como un flujo no viscoso ________________________________________________________________________________________________________ 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert SUSTENTACION Y ARRASTRE EN CUERPOS SUMERGIDOS Fuerzas sobre cuerpos romos sumergidos. - Las fuerzas sobre objetos romos están determinadas por el flujo en la región separada, por este motivo los flujos alrededor de cuerpos romos sumergidos se tratan casi siempre de manera empírica. - Se distinguen dos fuerzas principales: El arrastre y la sustentación. - El arrastre es la fuerza que el flujo ejerce sobre el cuerpo en la dirección del flujo. - La sustentación es la fuerza que el flujo ejerce sobre el cuerpo en la dirección normal del flujo. Del análisis dimensional se obtienen las siguientes expresiones para su calculo: FD = 1 C D ρV 2 A 2 FL = 1 C L ρV 2 A 2 Donde: A = área proyectada sobre un plano normal a la dirección del flujo. V = velocidad media de la corriente ________________________________________________________________________________________________________ 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. CD = coeficiente de arrastre CL = coeficiente de sustentación. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert ________________________________________________________________________________________________________ 3 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. Fuerzas sobre cuerpos aerodinamicos. - En los cuerpos aerodinámicos la región separada es insignificante o inexistente, debiéndose las fuerzas de arrastre primordialmente a los esfuerzos cortantes en la pared debidos a los efectos viscosos en la capa límite. - Los coeficientes CD y CL para las fuerzas de arrastre y sustentación son marcadamente menores que para los cuerpos romos. - Las fuerzas actuantes sobre un cuerpo aerodinámico pueden ser también determinadas mediante el estudio de la capa límite. A fin de determinar las características de la capa límite es necesario primero conocer las soluciones para el flujo no viscoso fuera de la capa límite. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert ________________________________________________________________________________________________________ 4 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert ________________________________________________________________________________________________________ 5 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. Fuerzas sobre perfiles de ala - Un perfil de ala es un cuerpo aerodinámico diseñado para reducir le gradiente de presión adverso de modo que no haya separación - Para los perfiles de ala se utiliza un área proyectada mucho mayor que en otro tipo de objetos. Se considera el área del plano que es igual a la cuerda "c"multiplicada por la longitud L. - Los perfiles de ala convencionales no son simétricos: tienen un ángulo de sustentación positivo con un ángulo de ataque cero. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert - Empíricamente, las fuerzas de arrastre y sustentación pueden calcularse mediante: FD = 1 C D ρV 2 c.L 2 , FL = 1 C L ρV 2 c.L 2 Donde: c = cuerda del perfil. L = Longitud del perfil V = velocidad media de la corriente CD = coeficiente de arrastre CL = coeficiente de sustentación. CD y CL se obtienen de las figuras siguientes. ________________________________________________________________________________________________________ 6 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. Fuente: Mecánica de Fluidos, Potter y Wiggert TEORIA DE LA CAPA LIMITE - El borde de la capa límite cuyo espesor se designa con δ (x) se define arbitrariamente como el lugar geométrico de los puntos en la que la velocidad es igual al 99% de la velocidad de la corriente libre. - Dado que la capa límite es tan delgada, suponemos que la presión en ella es la presión en la pared p(x) que predice la solución del flujo no viscoso. Fuente: Hidráulica de Tuberías y Canales, Rocha ________________________________________________________________________________________________________ 7 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. ________________________________________________________________________________________________________ 8 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL APUNTES DE CLASE : MECANICA DE FLUIDOS I Roberto Campaña Toro, MSc. ________________________________________________________________________________________________________ 9 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ...
View Full Document

This note was uploaded on 01/05/2011 for the course CSU 3 taught by Professor Handsome during the Spring '10 term at CSU Pueblo.

Ask a homework question - tutors are online