Experimento prant

ANALISIS DEL DESPRENDIMIENTO DE CAPA LÍMITE BASADO EN EL EXPERIMENTO DE PRANDTL

Resumen: Aceptando el CFD en el estudio de dinámica de fluidos como un laboratorio virtual, se presenta un estudio del desprendimiento de la capa límite basado en el experimento realizado por Ludwig Prandtl. Se realizan 2 tipos de experimentos de una esfera en un túnel de agua, bajo condiciones de Reynolds muyaltas, donde se presenta el desprendimiento de la capa límite. El primero de estos, consiste solo en la esfera en el túnel de agua a 3 velocidades diferentes para observar el comportamiento del desprendimiento de la capa límite. Seguido de este, se realiza la segunda prueba con un anillo superpuesto sobre la esfera para retardar el desprendimiento de la capa límite y corroborar la teoría de Prandtl.Ambos experimentos están precedidos de un análisis de convergencia y monitoreo de variables a lo largo de la simulación para garantizar convergencia. Esta herramienta en el área de la mecánica de fluidos, permitirá la predicción de situaciones difíciles de medir o controlar en el campo de diseño aerodinámico, sin importar que tan compleja sea la geometría de trabajo. La obstrucción generada en laesfera de la prueba dos, claramente permite que la capa límite se desprenda de manera más lenta, haciendo que el fluido permanezca sobre el sólido. Palabras claves: Capa limite, convergencia, CFD. 1. Introducción En mecánica de fluidos, la capa límite de un fluido es la zona donde el movimiento de éste es perturbado por la presencia de un sólido con el que está en contacto. La capa límite esaquella en la que la velocidad del fluido respecto al sólido en movimiento varía desde cero hasta el 99% de la velocidad de la corriente no perturbada. Puede ser laminar o turbulenta también pueden coexistir en ella, zonas de flujo laminar y de flujo turbulento. Existen ocasiones donde es de utilidad que la capa límite sea turbulenta. En aeronáutica comercial, se suele optar por perfiles alares quegeneran una capa límite turbulenta, ya que ésta permanece adherida al perfil a mayores ángulos de ataque que la capa límite laminar, evitando así que el perfil entre en pérdida, es decir, deje de generar sustentación aerodinámica de manera brusca por el desprendimiento de la capa límite. El espesor de la capa límite en la zona del borde de ataque o de llegada es pequeño, pero aumenta a lo largo de lasuperficie. Todas estas características varían en función de la forma del objeto y su espesor. La capa límite se estudia para analizar la variación de velocidades en la zona de contacto entre un fluido y un obstáculo que se encuentra o por el que se desplaza. La presencia de esta capa es

debida principalmente a la existencia de la viscosidad, propiedad inherente de cualquier fluido. Ésta es lacausante de que el obstáculo produzca una variación en el movimiento de las líneas de corriente más próximas a él. La variación de velocidades, como indica el principio de Bernoulli, conlleva una variación de presiones en el fluido, que pueden dar lugar a efectos como las fuerzas de sustentación y de resistencia aerodinámica. Sobre la atmósfera terrestre, la capa límite es la capa de aire cercanaal suelo y que se ve afectada por la convección debida al intercambio diurno de calor, humedad y momento con el suelo. En el caso de un sólido moviéndose en el interior de un fluido, una capa límite laminar proporciona menor resistencia al movimiento. 2. Metodología El primer tubo de agua se ha diseñado para una esfera lisa de diámetro 79 mm. Las dimensiones del tubo de agua son 0.5x0.3x0.3 enMts. Para el cálculo de convergencia se ha realizado 4 pruebas diferentes números de elementos a una velocidad de para un .

desprende la capa límite de la misma. Con cálculo de convergencia se da garantía de la precisión del proceso, evaluando en cada caso, la velocidad en diferentes puntos.
# Elementos Velocidad 1 (0.1,0,0) Velocidad 2 (0,0.08,0) 74190 21,2467 30,4522 108742 21,4086 30,4456...