Dinamica De Fluidos

Universidad Arturo Prat Departamento de Ingeniería Iquique – Chile.

DINAMICA DE FLUIDOS

Profesor : XIMENA VELOSO Alumno : PATRICIO MIX

IQUIQUE – 2003

2 CAPITULO I PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Y CONCEPTOS GENERALES 1.1 DEFINICION DE FLUIDO FLUIDO: SUSTANCIA QUE SE DEFORMA CONTINUAMENTE CUANDO SE LE SOMETE A UN ESFUERZO CORTANTE, SIN IMPORTAR LA MAGNITUD DE ESTE. NO SE HACE DIFERENCIAENTRE LIQUIDOS Y GASES PARA LA DEFINICION. DEFORMACION: VARIACION RELATIVA DE LA FORMA O DIMENSIONES DE UN CUERPO CUANDO ESTA SOMETIDO A UN ESFUERZO. TIPOS DE ESFUERZO: ESFUERZO DE TRACCION O TENSION F ⊥ A

ESFUERZO DE COMPRESION F ⊥ A

ESFUERZO CORTANTE O CIZALLA O CORTE F A

ESFUERZO DE PRESION F ⊥ A

EN RESUMEN *PRESION = PERPENDICULAR AL AREA FUERZA POR UNIDAD DE AREA, DONDE LA F ESP=

F A
= FUERZA POR UNIDAD DE AREA,

*ESFUERZO CORTANTE O DE CORTE DONDE F ES PARALELA AL AREA

τ=

F A

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1.2 LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD EXPERIMENTO: CONSIDEREMOS UN FLUIDO (LIQUIDO O GAS) CONTENIDO ENTRE DOS GRANDES LAMINAS PLANAS Y PARALELAS. A ------------------------------Y PLACA MOVIL X

T= 0 F= 0 V= 0

Y-----------------------------//////////////////////////////////// PLACA FIJA (ESTACIONARIA) A T >0 V ≠0 V = F (y) PERFIL DE VELOCIDAD -------------------------------F

LOS EXPERIMENTOS DEMUESTRAN QUE F ES PROPORCIONAL AL AREA A, A LA VELOCIDAD V E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA SEPARACION Y:

F=µ*

A*V Y

DONDE µ ES LA CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD LUEGO, LA LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD SE EXPRESA COMO

τ=µ*

dV dY

EL FACTOR DEPROPORCIONALIDAD µ SE LLAMA VISCOSIDAD DEL FLUIDO. SI EL EJE Y SE DEFINE VERTICALMENTE HACIA ABAJO SE DEBE INCORPORAR EL SIGNO NEGATIVO. X Y

τ = −µ *

dV dY

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LEY DE NEWTON: LA FUERZA DE CIZALLE O DE CORTE POR UNIDAD DE AREA ES PROPORCIONAL AL GRADIENTE DE LA VELOCIDAD LOCAL. LOS FLUIDOS QUE CUMPLEN ESTA LEY SE LLAMAN FLUIDOS NEWTONIANOS. EN GENERAL LA CUMPLEN TODOS LOS GASES Y LA MAYOR PARTE DE LOSLIQUIDOS SENCILLOS, METALES FUNDIDOS Y ESCORIAS. LOS FLUIDOS QUE NO OBEDECEN ESTA LEY SON ESENCIALMENTE PASTAS, SUSPENSIONES Y POLÍMEROS DE ELEVADO PESO MOLECULAR.

τ
Newtoniano

dv/dy =

1.3 CONDICIONES PARA PROPIEDADES CONTINUAS UN FLUIDO NO ES UN CONTINUO, ES UN CONJUNTO DE MOLECULAS. A NIVEL DE ESTUDIO EN ESCALA MACROSCÓPICA LOS FLUIDOS SE CONSIDERAN COMO CONTINUOS, NO SE CONSIDERANFORMADOS POR MOLECULAS. HIPOTESIS MEDIO CONTINUO: LAS PROPIEDADES DE DENSIDAD, PRESION, VELOCIDAD Y ACELERACION SON CONSTANTES EN EL FLUIDO.

5 1.4 VISCOSIDAD LA µ ES LA PROPIEDAD DE UN FLUIDO MEDIANTE LA CUAL SE OFRECE RESISTENCIA AL CORTE.

µ=

τ dY dV

F L-2 T

SI POR LA SEGUNDA LEY DE NEWTON

F =m * a
µ = F L-2 T = (M L T-2) L –2 T = M L-1 T-1 µ

M L T-2

ES LA VISCOSIDADABSOLUTA O VISCOSIDAD DINAMICA

TAMBIEN SE DEFINE LA VISCOSIDAD CINEMATICA ν (ni) = VISCOSIDAD ABSOLUTA DENSIDAD

ν=

µ ρ

ν = M L-1 T-1 M/L3

= L2 T-1

APUNTE 1

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INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA VISCOSIDAD PARA LOS LIQUIDOS:

µ

T

EN LOS LIQUIDOS LA VISCOSIDAD DISMINUYE AL AUMENTAR LA TEMPERATURA, PERO CASI NO SE VE AFECTADA POR LAS VARIACIONES DE PRESION. PARA LOSGASES:

µ

T
LA VISCOSIDAD ABSOLUTA DE LOS GASES AUMENTA AL AUMENTAR LA TEMPERATURA. LOS GASES TIENEN UNA FUERTE VARIACION DE LA VISCOSIDAD CON LA PRESION.

7 1.5 PROPIEDADES FISICAS DE IMPORTANCIA EN FLUIDOS DENSIDAD: SE DEFINE COMO EL CUOCIENTE ENTRE LA MASA Y EL VOLUMEN DEL FLUIDO.

ρ=

M V

M L-3

ρ = f (T) UNIDADES: GR/CM3, LB/PIE3, KG/M3, KG/LT VOLUMEN ESPECIFICO: ES EL VOLUMENOCUPADO POR LA UNIDAD DE MASA DEL FLUIDO.

VS =

1 V = ρ M

L3 M-1

PESO ESPECIFICO: PESO DE UNA SUSTANCIA POR UNIDAD DE VOLUMEN.

F = M×A
PARA UN CUERPO QUE CAE AL VACIO LA ACELERACION A QUE ESTA SOMETIDO ES LA DE LA GRAVEDAD ( g = 9.8 M/SEG2 A NIVEL DEL MAR) Y LA UNICA FUERZA QUE ACTUA ES LA DE SU PESO.

W = P = M×g
M×g = ρ×g V

γ=
γ = M L-3 L T-2 = M L-2 T-2 γ = F L-3 UNIDADES:...