Dinámica Fluidos

I.T.T.G.

ING. FERNANDO ALFONSO MAY ARRIOJA

AGOSTO/2009

MECÁNICA DE FLUIDOS
UNIDAD III
HIDRODINÁMICA
3.1

Definiciones.

En el estudio de los problemas hidrostáticos, sólo se requieren, básicamente, conocer la densidad del fluido y la
posición de la superficie; sin embargo, en la mayoría de los problemas con flujos es necesario analizar un estado
arbitrario del movimiento delfluido definido por la geometría, las condiciones de contorno y las leyes de la
mecánica. Por tales razones la dinámica de los fluidos es una rama mucho más complicada que la hidrostática.
Existen 3 técnicas básicas del análisis de flujo de fluidos:
1. Volumen de Control ó Análisis Integral en escala grande
2. Diferencial ó Análisis en escala pequeña
3. Experimental ó Análisis dimensional
Los 3métodos son iguales en importancia, pero el análisis con volúmenes de control está quizá por encima,
siendo la herramienta aislada más valiosa para el ingeniero de cara al análisis de los flujos; además es el más
moderno de los 3 métodos.
*Flujo Ideal.- Es aquel que no tiene fricción y es incompresible.
*Flujo Adiabático.éste.

Es aquel flujo de un fluido en el que no hay transferencia decalor desde el fluido ó hacia

*Flujo ESTABLE ó ESTACIONARIO.- Ocurre cuando las cantidades de interés [Cantidades de flujo] NO
ሬԦ ሬԦ
dependen del tiempo, es decir, ܸ ൌ ܸ ሺ‫ݖ ,ݕ ,ݔ‬ሻ, por ejemplo.
ሬԦ
߲‫݌‬
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ൌ0 ,
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‫ ݔ‬ൌ ‫ ݕ‬ൌ ‫ ݖ‬ൌ ݂݆݅ܽ‫ .ݏ݁ݐ݊ܽݐݏ݊݋ܿ ݋ ݏ‬Las propiedades no varían con el tiempo en un punto fijo.

*Flujo UNIFORME.- Ocurrecuando la velocidad y otras propiedades del fluido, son constantes en toda el área.

ሬԦ
డ௏

ൌ 0, el tiempo se mantiene constante y ݀‫ ݏ‬es un desplazamiento en cualquier dirección. Ejemplo: Flujo a
velocidad relativamente alta en una sección de tubería.
డ௦

*Flujo Rotacional o de Vórtice.Si las partículas de fluido dentro de una región tienen rotación en torno a
cualquier eje, entonces elflujo se llama flujo rotacional.
*Flujo UNIDIMENSIONAL.- No tiene variaciones en la velocidad, presión, etc., transversalmente a la
dirección del flujo principal. El vector velocidad sólo depende de una variable espacial. Ejemplo: Tuberías
largas y rectas o entre placas paralelas.

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*Flujo BIDIMENSIONAL.- El vectorvelocidad sólo depende de dos variables espaciales. Ejemplo: Flujo plano
ሬԦ ሬԦ
donde ܸ ൌ ܸ ሺ‫ݕ ,ݔ‬ሻ.
‫ݕ‬

Punto de estancamiento

‫ݑ‬

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ሬሬሬሬԦ
ሺܸ ൌ 0ሻ ܸ

െ‫ݒ‬

‫ ݑ‬ൌ ‫ݑ‬ሺ‫ݕ ,ݔ‬ሻ,

‫ ݒ‬ൌ ‫ݒ‬ሺ‫ݕ ,ݔ‬ሻ

*Flujo Tridimensional.- Éste es el flujo más general en el cual las componentes de la velocidad ‫ ݓ ݕ ݒ ,ݑ‬en
ሬԦ ሬԦ
direcciones mutuamente perpendiculares son funciones decoordenadas de espacio y tiempo ൣܸ ൌ ܸ ሺ‫ݐ ,ݖ ,ݕ ,ݔ‬ሻ൧.
*Línea de Trayectoria.- Es el lugar geométrico de los puntos recorridos por una partícula dada que viaja en un
campo de flujo; la línea de trayectoria nos brinda una historia de las posiciones de la partícula. Una fotografía
de una línea de trayectoria requeriría exposiciones a intervalos regulares de una partícula iluminada.
*Línea de Traza.-Línea instantánea cuyos puntos están ocupados por todas las partículas que se originan en
algún punto especificado del campo de flujo. La línea de traza nos dice donde están “en éste momento” las
partículas. Una fotografía de una línea de traza sería una instantánea del conjunto de partículas iluminadas que
pasaron por cierto punto.
*Línea de Corriente.- Es una línea del flujo que posee lasiguiente propiedad: El vector velocidad de cada
partícula que ocupa un punto en la línea de corriente es tangente a la línea de corriente.
ሬԦ
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‫ݖ‬

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‫ ܸ ׵‬ൈ ݀‫ ݎ‬ൌ ሬԦ
Ԧ 0

‫ݕ‬

‫ݔ‬
*Tubo de Corriente.- Es un tubo cuyas paredes son líneas de corriente. Puesto que la velocidad es tangente a
una línea de corriente, el fluido no puede atravesar...