Cuba De Stokes

CUBA DE STOKES


OBJETIVOS:

Objetivo general


➢ Reconocer la linea de corriente de flujo y la resistencia al avance


Objetivos específicos


➢ Determinar el tipo de flujo que se observa en la linea de corriente


➢ Determinar la resistencia al avance del fluido


➢ Aprender el manejo de la cuba de stokes


MARCO TEORICO

Patronesde flujo

Son diagramas en funcion del tipo de fluido .laminar o turbulento Que ilustra los cambios de flujos asociados a transformación Por medio de resolución numerica

Flujo uniforme
Se considera que el flujo uniforme tiene las siguientes características principales:
La profundidad, el área mojada, la velocidad y el caudal en cada sección del canal son constantes.
La línea de energía,la superficie del agua y el fondo del canal son paralelos, es decir, sus pendientes son todas iguales Sf = Sw = So = S, donde Sf es la pendiente de la línea de energía, Sw es la pendiente del agua y So es la pendiente del fondo del canal.
Cuando el flujo ocurre en un canal abierto, el agua encuentra resistencia a medida que fluye aguas abajo. Esta resistencia por lo general es contrarrestada porlas componentes de las fuerzas gravitacionales que actúan sobre el cuerpo de agua en la dirección del movimiento (figura a). Un flujo uniforme se alcanzará si la resistencia se equilibra con las fuerzas gravitacionales. La profundidad del flujo uniforme se conoce como profundidad normal.
[pic]


Figura a. Consideraciones para la ecuación de chezy
La mayor parte de lasecuaciones prácticas de flujo uniforme pueden expresarse en la forma V= C RX SY, donde V es la velocidad media; R es el radio hidráulico; S es la pendiente de la línea de energía; X y Y son exponentes; y C es un factor de resistencia al flujo, el cual varía con la velocidad media, el radio hidráulico, la rugosidad del canal, la viscosidad y muchos otros factores.
Se han desarrollado y publicadouna gran cantidad de ecuaciones prácticas de flujo uniforme. Las ecuaciones mejor conocidas y más ampliamente utilizadas son las ecuaciones de Chézy y de Manning.
fuerza de arrastre y sustentación

El arrastre y la sustentación se definen como las componentes paralela y normal, respectivamente, a la velocidad relativa de aproximación, de la fuerza ejercida sobre un cuerpo por el fluido enmovimiento a su alrededor. La acción dinámica del fluido en movimiento es la que desarrolla arrastre y sustentación; otras fuerzas como la gravitacional y flotación no se incluyen ni en el arrastre ni en la sustentación.


Si consideramos un perfil de ala (figura 1) la velocidad de flujo sobre la parte superior es mayor que la de la corriente libre y al contrario sucede con la presión. En el casode un flujo bidimensional, como el de la

figura 1, la fuerza de arrastre (D en la fig.) vendrá dada por la expresión:




[pic][pic] (1)

Si se integra sobre el área superficial siendo positiva la presión bajo el perfil y negativa arriba, se tendrá:
[pic] (2)

Del mismo modo la fuerza elemental de sustentación (L en la fig.)será:
[pic][pic] (3)
[pic] (4)


En la prácticalas expresiones (1) a (4) son poco útiles, utilizándose para el cálculo de las fuerzas unos coeficientes empíricos de arrastre y sustentación (apartado 1.3)

[pic]





Figura- 1. Fuerzas de arrastre y sustentación sobre un perfil aerodinámico


El arrastre tiene una componente que se origina en las diferencias de presión (arrastre de presión o forma) y otra que resultade las tensiones cortantes (arrastre viscoso).
En el caso de movimientos de un fluido de baja viscosidad se produce un gradiente de velocidad entre la frontera y el flujo (el fluido en las fronteras tiene velocidad cero relativa a las fronteras), llamándose "capa límite" a la lámina de fluido que ve afectada su velocidad por las tensiones cortantes en la frontera o contorno. La capa límite (ver...