mecanica de los fluidos

La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos, rama de la física a su vez, que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan.1 La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre elfluido y el contorno que lo limita.
La dinámica de fluidos es una disciplina matemática dentro de la mecánica de medios continuos, abordando la fluidodinámica.
El volumen específico () es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es el inverso de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia.
La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide como la proyecciónde la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximaciónbastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.
Caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
Flujo másico: la magnitud que expresa la variación de la masa en el tiempo. Matemáticamente es la diferencia de la masa conrespecto al tiempo.
El régimen de flujo está definido por la combinación del efecto de gravedad y del efecto de viscosidad. Existen cuatro regímenes de flujo en los canales abiertos. Éstos son:
Laminar subcrítico: Cuando el Número de Froude es menor que la unidad, y el Número de Reynolds está en la zona laminar deldiagrama de Moody.
Laminar supercrítico: Cuando el Número de Froude es mayor que launidad, y el Número de Reynolds está en la zona laminar del diagrama de Moody.
Turbulento supercrítico: Cuando el Número de Froude es mayor que la unidad, y el Número de Reynolds está en la zona turbulenta del diagrama de Moody.
Turbulento subcrítico: Cuando el Número de Froude es menor que la unidad, y el Número de Reynolds está en la zona turbulenta del diagrama de Moody.
“El número de Froude(Fr) es un número adimensional que relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y la fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido.”
El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casosrelacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande).
Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:


o equivalentemente por:


donde:
: densidad del fluido
: velocidad característica del fluido
: diámetro de la tubería a través de la cual circulael fluido o longitud característica del sistema
: viscosidad dinámica del fluido
: viscosidad cinemática del fluido

Como todo número adimensional es un cociente, una comparación. En este caso es la relación entre los términos convectivos y los términos viscosos de las ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos.
Por ejemplo, un flujo con un número de Reynoldsalrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la capa límite) expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho...