Cuba de stokes

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CUBA DE STOKES

I. OBJETIVOS

▪ Observar el tipo de flujo que describen las líneas de corriente al colocar figuras sólidas.
▪ Determinar la Resistencia al Avance.

II. FUNDAMENTO TEORICO

El flujo externo sobre superficies tales como las capas limite que se forman sobre ellas, deban considerarse tres componentes de la velocidad del fluido, resulta de tratamientodifícil. Sin embargo, si se trata de cuerpos de revolución simétricos respecto a su eje, situado en la dirección de la corriente, como esferas, paraboloides, etc. Las capas limite superficiales que se forman sobre los mismos pueden tratarse de modo muy semejantes a las correspondientes a cuerpos cilíndricos. Aunque el caso que se plantea es de mayor interés en las ingenierías naval y aeronáutica,también lo ofrece a veces en Ingeniería Química, como en la sedimentación o centrifugación de partículas a las que pueda atribuirse tales formas.

Se han propuesto algunas ecuaciones empíricas para el calculo de los factores de rozamiento medios, en el caso de flujo laminar, basadas en la experimentación. Si se trata de una esfera de diámetro D0 que se desplaza lentamente en un liquido viscoso,a capa limite sobre ella no se separa, pudiendo expresarse la fuerza total de razonamiento por la conocida ley de Stokes.

F0 = 3(D0µV(

De la ecuación se deduce la siguiente expresión del factor de razonamiento medio:

ƒD = 24 ; Re0 < 1
Re0
Oseencorrigió la ley de Stokes, multiplicando su segundo miembro por el factor ( 1 + 3/16 Re0 ) a fin de abarcar un intervalo de Re0 mayor. Con ello, la expresión del factor de razonamiento medio resulta:

ƒD = 24 ( 1 + 3 Re0 ) ; Re0 < 2
Re0 16

Las ecuaciones son aplicables a esferas en el seno de un fluido sin efecto de paredesapreciables. Ladenburg propone la ecuación:

ƒD = 24
1 + 2.4D0/Dc Re0

Para el caso de efectos de las paredes apreciables, siendo Dc el diámetro de la conducción o vasija en la que se encuentra el fluido.

En la transición de régimen laminar a turbulento en la capa limite que se forma sobreesferas y otros cuerpos de revolución, se observa el mismo fenómeno que en el caso de los cuerpos cilíndricos. Como en ellos, para bajos números de Reynolds la capa limite es exclusivamente laminar hasta separase de la superficie, con la consiguiente formación de la estela turbulenta posterior, manteniéndose constante el factor de razonamiento ƒD.

Para números de Reynolds superiores, alproducirse la transición de la capa limite laminar a la turbulenta, antes de separase de la superficie, el valor ƒD desciende a 0,2. Como en el caso de los cilindros, esta rápida disminución del factor de rozamiento se atribuye al desplazamiento del punto de separación de la capa limite hacia la parte posterior de la esfera, con la consiguiente disminución de la estela turbulenta, aunque aumenta elrozamiento ordinario en la parte turbulenta de la capa limite, disminuye el rozamiento de forma al aminorarse la estela turbulenta tras la esfera.

Resumiendo:
➢ Capa Límite
Llamamos capa límite a la región delgada alrededor del cuerpo donde debido al gradiente de velocidades se produce en el fluido una adherencia al contorno y allí una importante tensión constante.➢ Ley de Viscosidad de Stokes
Nos presenta una relación entre los componentes de las tensiones y el campo de velocidades designada como luz de viscosidad de Stokes, aplicaba a leyes laminares y comprende a los fluidos newtonianos.

➢ Resistencia de los cuerpos de avance
La fuerza con que un fluido un cuerpo fijo que se interpone en su movimiento ha sido uno de los...
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