Dinamica De Los Fluidos

Parte III DINAMICA DE LOS FLUIDOS

1) EFECTOS DE VISCOSIDAD

2) FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

3) ESFUERZOS CORTANTES Y DISTRIBUCION DE VELOCIDADES PARA FLUJO LAMINAR UNIFORME

4) COEFICIENTE DE CORRECCION DE ENERGIA CINETICA Y DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO

5) INTRODUCCION A LA CAPA LIMITE PARA FLUJO TURBULENTO

❖ DINÁMICA DE LOS FLUIDOS REALES

2.1 Efecto deviscosidad

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.

Dependiendo del efecto de la viscosidad relativa a la inercia, el flujo puede serlaminar, turbulento o de transición.

El efecto de viscosidad relativo al de inercia puede representarse por el número de Reynolds. En la mayor parte de los canales abiertos el flujo laminar ocurre muy raramente. En efecto, el hecho de que la superficie de una corriente aparezca lisa y tersa para un observador no es en ningún modo una indicación de que el flujo sea laminar; másprobablemente, ello indica que la velocidad de la superficie es más baja que la requerid para que se formen ondas capilares. El flujo laminar en canales abiertos existe, por ejemplo donde delgadas láminas de agua fluyes sobre el suelo o en canales de laboratorio.
Efecto de la gravedad. El efecto de la gravedad sobre el estado del flujo se representa por una relación entre las fuerzas de inercia y lasfuerzas de gravedad. Esta relación es conocida como el Número de Froude.
2.2 Flujo laminar y turbulento

El flujo es laminar si las fuerzas viscosas son tan fuertes comparadas con las fuerzas de inercia, que la viscosidad juega un papel importante para determinar el comportamiento del flujo. En flujo laminar, las partículas del fluido parecen moverse en recorridos calmados definidos, olíneas de corriente, y las capas infinitésimamente delgadas del fluido parecen deslizarse sobre las capas adyacentes.

[pic]

*Flujo laminar de un fluido perfecto en torno al perfil de un objeto

El flujo es turbulento si las fuerzas viscosas son débiles comparadas con las fuerzas de inercia. En el flujo turbulento, las partículas del fluido se mueven en recorridos irregulares, loscuales no son ni calmados ni determinados pero en su conjunto todavía representan el movimiento hacia adelante de la corriente total.

Entre los estados laminar y turbulento de la corriente, hay un estado mixto o estado de transición.

2.3 Esfuerzos cortantes y distribución de velocidades para el flujo laminar y uniforme
✓ Distribución de esfuerzos y velocidades en flujo laminar.
Paraflujo laminar en tuberías se concluye:
o No hay velocidad adyacente al límite sólido.

o El esfuerzo de corte se da por la ecuación de Newton sobre viscosidad.
o El factor de fricción es inversamente proporcional a la primera potencia del número de Reynolds.

o La relación entre velocidades máximas y media es dos.

✓ Distribución de esfuerzos
De la expresión de esfuerzos,para un tubo de corriente de radio r concéntrico con el eje de un tubo cilíndrico, se obtiene que:
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Lo que demuestra que en un flujo establecido en un tubo, el esfuerzo de corte varía linealmente según la distancia a partir del eje.
Como esta relación se ha obtenido sin considerar el régimen de flujo, es por lo tanto aplicable a laminar o turbulento.
[pic]
[pic]
* Distribución deesfuerzos en flujo turbulento.
Del diagrama se obtiene: [pic]
Según esta expresión se espera que el t min se encuentra cuando y® R y por lo tanto v® Vmáx.
Para flujo turbulento se igualan las expresiones para el esfuerzo en su variación lineal con la ecuación de Prandlt-Von Karman.
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Reemplazando y asumiendo:
[pic], [pic]
Al extraer la raíz cuadrada y sabiendo que [pic]
[pic]...