Cinemática de los Fluidos

Tema 3
Cinemática de los Fluidos
Estudia el movimiento en términos
de desplazamientos, velocidades y
aceleraciones sin considerar las
fuerzas que lo originan

7ma y 8va clases teoría: 4 horas
9na clase práctica: 2horas

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Métodos de Análisis del Movimiento
En la Mecánica clásica y para el estudio de los fluidos
se emplean los enfoques propuestos por Lagrange y por
Euler:Enfoque de Lagrange: en este método cada partícula
de fluido es identificada en un instante de tiempo y el
cambio de sus características (densidad, velocidad,
aceleración, etc.) se sigue a lo largo de su trayectoria
en función del tiempo. (es el usado casi
exclusivamente en Mecánica Clásica o Aplicada)
B
B
B

Se seleccionan distintas
partículas de fluido en el
campo de flujo, como porejemplo la partícula B, y se
estudia lo que ocurre con ella
a lo largo de su trayectoria
en función del tiempo.

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Métodos de Análisis del Movimiento
Enfoque de Euler: en este método se definen puntos
fijos en el espacio (x, y, z) que ocupa la masa de
fluido y el cambio en las características de estos
puntos se sigue en función del tiempo (empleado
preferentemente en Mecánica de Fluidos)En este curso de Mecánica de Fluidos se empleará
exclusivamente el enfoque de Euler.

B

Se definen puntos de interés en
el campo de flujo, como por
ejemplo el punto B, y se estudia
lo que ocurre con todas las
partículas de fluido que pasan
por el punto a través del
tiempo.

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Definiciones
Flujo permanente: campo de flujo en el que no cambian
sus características (densidad,velocidad, aceleración,
etc.) en todos los puntos a través del tiempo.
Flujo no permanente: campo de flujo en el que cambian
sus características (densidad, velocidad, aceleración,
etc.) a través del tiempo.

VB

No permanente
(VB variable)

Permanente
(VB constante)

B

t
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Definiciones
Campo de flujo: espacio en el
que se encuentra un fluido en
movimiento.
Línea decorriente: curva
tangente al vector velocidad de
una partícula de fluido en un
campo de flujo. En el caso de
flujo permanente la línea de
corriente coincide con la
trayectoria de la partícula.
Tubo de corriente: se obtiene al
dibujar las líneas de corriente
que interceptan una línea
cerrada en un campo de flujo.
Es una superficie que por
definición no puede ser
atravesada por las partículasde
fluido (contorno sólido).
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Definiciones
Campo de flujo unidimensional o
uniforme: es el que ocurre cuando las
líneas de corriente son rectas y paralelas y
es solo necesario un eje (x) para describir
su comportamiento. En estos flujos el
cambio en las variables (densidad,
velocidad, aceleración, etc.) en secciones
perpendiculares a las líneas de corriente
es despreciable encomparación con el
cambio a lo largo de las líneas de
corriente. (aceleraciones convectivas
nulas)

x

y
Campo de flujo bidimensional:

x

y
Campo de flujo tridimensional:

x
z
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Ecuación de Continuidad - Definiciones

En Mecánica de Fluidos el principio de la conservación de la masa se
expresa mediante la Ecuación de Continuidad
Volumen de control: volumen imaginario,cerrado, fijo en el espacio y de
forma arbitraria por el que puede pasar fluido, momento, energía, etc.
(normalmente dentro de un tubo de corriente)
Superficie de control: superficie del volumen de control (fija en el espacio)
Sistema: porción de la masa de un fluido que se considera en forma aislada
para su análisis y que se encuentra en algún momento dentro del volumen
de control (su masa seconserva)
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Ecuación de Continuidad – (flujo permanente,
unidimensional e incompresible)
r2
r1

Ecuación de continuidad para flujo permanente, unidimensional e incompresible:

Σsc A1V1 (que entra al VC) = Σsc A2V2 (que sale del VC)

[L3/T]

El producto Q = A.V se llama gasto o caudal volumétrico [L3/T]
El principio de conservación de la masa para flujo permanente, unidimensional e...