flujo bidimensionnal fluidos

TEMA3 ‑ INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE FLUJOS.

1. Introducción.
Esta parte de la Mecánica de fluidos, estudia a estos, teniendo en cuenta las fuerzas tangenciales o de corte que provocan deformación permanente. Para que este hecho se dé, el fluido debe estar en movimiento, con velocidad no constante, con respecto a un sistema de referencia inercial, este movimiento del fluido, es lo que sedenomina flujo del fluido.

2.‑ Tipos de flujo.
Cuando estudiamos las propiedades de un flujo, vemos que estas dependen de la posición de la materia que estudiamos respecto a unos ejes de referencia y del tiempo.
B=B(x, y, z, t)
Dependiendo de que las propiedades, y en particular la velocidad, varían en cada eje de referencia, y si varia con el tiempo o no, podemos clasificar los fluidos como:
‑Flujo uniforme. En donde las propiedades son independientes del tiempo, y de la posición. Es decir en determinado flujo, en cualquier sección perpendicular a él, todas las propiedades son constantes. (También se denominan de dimensionalidad 0).
‑ Flujo unidimensional En donde las propiedades varían en una dirección. Es decir para una sección perpendicular al flujo, se mantienen constante todaslas propiedades, pero estas pueden variar de módulo en cualesquiera otra sección perpendicular al fluido.
‑ Flujo bidimensional. En donde las propiedades varían en dos direcciones. Es la clave del flujo laminar.
‑Flujo tridimensional. En donde las propiedades varían en tres direcciones. Es el caso del flujo turbulento.
Si además las propiedades varían con el tiempo se denominaran flujostransitorios, y si no flujos permanentes o estacionarios.

3.‑ Definiciones previas.
‑ Línea de corriente. Es una línea imaginaria que en todos lados es tangente al vector de velocidad del fluido.
‑ Línea de trayectoria. Es la curve marcada por el recorrido de una partícula de fluido determinada a medida que se mueve a través del campo de flujo.
- Línea de traza. Es una línea que se forma apartir de todas las partículas que han pasado por un cierto punto.

4.‑ Regímenes de flujo.
Flujo irrotacional no viscoso o ideal. En este tipo de flujo los efectos de la viscosidad son despreciables, algunos flujos se pueden modelizar siguiendo este modelo simple.
Flujo laminar. En donde existe un movimiento continuo del fluido en capas o láminas.
Flujo turbulento. En donde existe un movimientotridimensional al azar.

5.‑ Análisis de flujo de fluidos.
Hasta ahora hemos descrito y clasificado el movimiento de los fluidos, ahora comenzaremos a ver las maneras de analizar el flujo de fluidos.


5.1.‑ Leyes fundamentales.
E1 movimiento del fluido debe cumplir con las siguientes leyes fundamentales de la naturaleza:
‑ Ley de conservación de la masa. La masa no se crea ni sedestruye, solo se transporta o almacena.
‑ Las leyes de Newton del movimiento.
1.‑ Una masa permanece en reposo o en movimiento a velocidad constante, a menos que actúe sobre ella una fuerza.
2.‑ La velocidad de cambio de la cantidad de movimiento de una masa es proporcional a la fuerza neta que actúa sobre ella.
3.‑ Cualquier acción de una fuerza tiene una fuerza de reacción igual en magnitud ycontraria en sentido.
‑ La primera ley de la Termodinámica o ley de conservación de la energía. La energía no se crea ni se destruye, solo cambia de forma, se transporta o se almacena.
- La segunda ley de la termodinámica o ley de degradación de la energía. La cantidad de energía permanece constante pero su calidad se va degradando en cada proceso natural.
‑ Leyes de las relaciones entrepropiedades. Como las leyes de estado, relaciones constitutivas, como la ley de viscosidad de Newton, Ley de conducción de Fourier, Ley de Fick de la difusividad etc.

5.2.‑ Formulación matemática. Análisis mediante el método del volumen de control finito.
Para cualquier propiedad (P) extensiva de un sistema, podemos conocer su velocidad de variación con el tiempo de una manera totalmente general,...