Cap2c-43B

Cap2c-43B - FLUJO EXTERNO: CAPA LMITE LAMINAR SOBRE PLACA...

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Unformatted text preview: FLUJO EXTERNO: CAPA LMITE LAMINAR SOBRE PLACA PLANA Es un caso representativo de flujo externo sobre superficies slidas. Un fluido viscoso fluye paralelo a una pared slida de largo L a temperatura Tp > To. Al incidir tiene velocidad y temperatura uniforme (Uo, To) En el fluido, sobre la superficie, se crean gradientes de velocidad y temperatura. Si el N de Reynolds del flujo (Uo L/ ) es alto, estos gradientes existen en franjas estrechas de espesores y t . Estas zonas se denomina "capas lmite" dinmica y trmica respectivamente. Su pequeo espesor implica: L>> y L >> t . La superficie impone velocidad nula (u=0) en la superficie a este flujo que tena velocidad uniforme. Esto causa que parte del fluido migre transversalmente. Se define entonces una componente de velocidad transversal v, de pequea magnitud frente a Uo. Dentro de las capas lmite: Los gradientes normales u/ y y T/ y son grandes, ya que la superficie impone diferencias grandes de velocidad y temperatura entre la pared y el flujo libre, y estas diferencias se resuelven en los pequeos espesores y t . Las diferencias axiales de velocidad y temperatura, en cambio, se desarrollan en longitudes grandes (L>> y L >> t ), Con lo cual los gradientes axiales u/ x y T/ x son extremadamente pequeos respecto a u/ y y T/ y respectivamente. Por lo anterior, los trminos de inercia en las ecuaciones de movimiento no pueden despreciarse, y tampoco los trminos convectivos en la ecuacin de la energa. La ecuacin de movimiento en v indica que fuera que la capa lmite ( p/ y) =0 debido a que en esa zona la velocidad v es nula. Como se generan velocidades transversales v muy pequeas, el gradiente de presin normal a la superficie ( p/ y) dentro de la capa lmite es despreciable, y se considera tambin nulo. Luego, el gradiente axial de presin ( p/ x) es el nico significativo, y es impuesto por el flujo externo. Pero como en el flujo libre, el fluido se mueve sin inercia ni roce viscoso, p/ x debe ser forzosamente cero, condicin que se extiende al interior de la capa lmite. De todo lo anterior, las ecuaciones de capa lmite en rgimen permanente se escriben con =k/( C) y = / . (difusividad trmica y viscosidad cinemtica). Las condiciones de borde son: En y = 0: u=v=0, T = Tp En y ----> . u/ y = 0, T/ y=0 En x =0. u =Uo, T =To En las ecuaciones de capa lmite no hay segundas derivadas en x. Los campos de velocidad y temperatura dependen de las condiciones aguas arriba (x=0), y no existen condiciones de borde de salida para la placa....
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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.

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