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MECÁNICA DE FLUIDOS II
Ing. Rafael Angulo Vedriel

5ª SESIÓN Lunes 27 de agosto de 2012

Mecánica de fluidos II V Ciclo Ingeniería Civil y Ambiental Curso 2012-II

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ÍNDICE

2. UNIDAD 1. PRINCIPIOS DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
8. DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. CASO DEL FLUJO TURBULENTO

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TEMA 1
DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL.CASO DEL FLUJO LAMINAR Y DEL TURBULENTO
Velocidad promedio del flujo u= Q/A (ecuación de continuidad)

en algunos casos debemos determinar la velocidad del fluido en un punto dentro de la corriente de flujo La magnitud de la velocidad no uniforme a través de la sección

• la velocidad de un fluido en contacto con un límite sólido estacionario es cero. • La velocidad máxima en el centro delconducto
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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. CASO DEL FLUJO LAMINAR Y DEL TURBULENTO

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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. CASO DEL FLUJO LAMINAR Y DEL TURBULENTO
• Las diferentes formas de los perfiles de velocidad se deben al movimiento caótico y a la mezcla violenta de las moléculas de fluido

en un flujo turbulentotransferencia de momento entre las moléculas distribución de velocidad más uniforme que en flujo laminar (conformado únicamente por capas de fluido)

a pesar de que el flujo es turbulento capa delgada de fluido cerca de la pared del conducto en donde la velocidad es bastante pequeña y en la cual el flujo es realmente laminar capa frontera o capa límite El grueso real de la capa frontera y la distribuciónde velocidades en ella son muy importantes en el análisis de la transferencia de calor hacia el fluido y para determinar el arrastre sobre los cuerpos sumergidos en un fluido.

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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. CASO DEL FLUJO LAMINAR Y DEL TURBULENTO

Debido a la regularidad del perfil de velocidad en un flujo laminar, podemos definir una ecuación para lavelocidad local en cualquier punto dentro de la trayectoria de flujo.
Si llamamos a la velocidad local, U a un radio, r al radio máximo ro y a la velocidad promedio, u. entonces:

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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. CASO DEL FLUJO LAMINAR Y DEL TURBULENTO

El cálculo de la velocidad local en puntos dentro de un flujo turbulento requiere el conocimiento delfactor de fricción, f. Conociendo f se podrá realizar un análisis detallado del perfil de velocidad para flujos turbulentos

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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. FLUJO TURBULENTO Perfil de velocidad flujo turbulento diferente dedistribución parabólica flujo laminar velocidad del fluido cerca de la pared del conducto cambia rápidamente de cero a una distribución uniforme de velocidad El perfil de velocidad varía con el factor de fricción f

Valor máximo cuando el logaritmo valga 0 (y=r0)

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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. FLUJO TURBULENTO

Perfiles de velocidad para flujo laminar yturbulento con una variedad de Números de Reynolds

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DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. FLUJO TURBULENTO
PROBLEMA Calculad la máxima velocidad de flujo esperada y varios puntos sobre el perfil de velocidad con los datos de la conducción y flujo mostrados más abajo. Realizad la gráfica de la velocidad (eje de abscisas) contra la distancia de la pared del conducto(eje de ordenadas) 1er paso: Calcular el número de Reynolds con los siguientes datos:

Datos: • D= 50 mm = diámetro interno del conducto • Q = 1.83 x 10-3 m3/s • A = 1.963 x 10-3 m2 • ρ = 860 kg/m3 • μ= 4.2 x 10-4 Pa.s • Conducto de plástico
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TEMA 1
DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL. FLUJO TURBULENTO
Solución primer paso: POR LO TANTO LA DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES...
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