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PRACTICA_DE_CAPA_LIMITE

PRACTICA_DE_CAPA_LIMITE - UNIVERSIDAD DE OVIEDO REA DE...

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E.P.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES DE GIJÓN PRÁCTICAS DE MECÁNICA DE FLUIDOS – 3º CURSO CURSO ACADÉMICO 2005 - 2006 CAPA LÍMITE UNIVERSIDAD DE OVIEDO ÁREA DE MECÁNICA DE FLUIDOS
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PRÁCTICA DE CAPA LÍMITE. CURSO 2005 – 2006. 2 1. INTRODUCCIÓN TEÓRICA. Para introducir el concepto de capa límite se tiene que comenzar hablando de la viscosidad. La viscosidad es una propiedad inherente de los fluidos y que no es exhibida por otros medios continuos. La viscosidad es el parámetro del fluido que controla el transporte de la cantidad de movimiento en el fluido; determina la relación entre el esfuerzo o tensión local en un fluido en movimiento con la velocidad con que se produce la deformación del fluido, a lo que se denomina proceso de fluir. Para flujos muy ordenados en los cuales las partículas se mueven en trayectorias rectas y paralelas, Newton en sus “Principia” (“ Philsophia naturalis principia mathematica ”, 1687) enunció lo que se denomina la ley de Newton de la viscosidad : “el esfuerzo cortante en cualquier entrefase tangente a la dirección del flujo es proporcional a la variación de la velocidad en la dirección normal al movimiento”: dy du μ = τ (1) Durante el siglo XVIII se propusieron soluciones a flujos en los que se despreciaba la viscosidad: Daniel Bernoulli (“ Hydrodinamica sive de viribus et motibus fluidorum comentarii ”, 1738), Jean d’Alambert (“ Traité de léquilibre et du movement des fluides ”, 1744), Leonhard Euler (“ Principia motus fluidorum ” 1756),... Estas teorías eran útiles para describir el movimiento de los fluidos en regiones del flujo para las cuales los gradientes de velocidad eran pequeños, pero estaban en completa contradicción con la experimentación en cuanto a las fuerzas que se oponían al movimiento, es decir, fuerzas de arrastre sobre los cuerpos. Las consideraciones de flujos no viscosos llegaban a la conclusión de que el arrastre de un cuerpo al moverse a través de un fluido era nulo (paradoja de d’Alembert); así como eran incapaces de determinar las fuerzas perpendiculares al flujo (sustentación). En 1904 Ludwing Prandtl 1 publicó uno de los más importantes artículos de la Mecánica de Fluidos, consiguiendo enlazar la teoría clásica con los resultados sobre fricción de cuerpos sumergidos. Prandtl introdujo el concepto de capa límite , una delgada zona de fluido cercana a la superficie de los cuerpos, en la cual se presentan grandes variaciones de la velocidad y donde se concentran los esfuerzos viscosos. En términos generales se puede decir que, puesto que la viscosidad es bastante pequeña en casi todos los fluidos, los esfuerzos de corte deben ser apreciables únicamente en las regiones en donde existan grandes gradientes de velocidad; el flujo en otras regiones se podría describir con gran exactitud por medio de las ecuaciones para flujo no viscoso.
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