flujo compresible

FLUJO COMPRESIBLE
Munevar Cadena Santiago, Gaitán Martínez Jorge, Lizarazo Sandoval Milton
Universidad Central, Bogotá Colombia
Ingeniería mecánica
dmunevarc@ucentral.edu.co
jgaitanm3@ucentral.edu.co
mlizarazos@ucentral.edu.co

Resumen: Este informe pretende tratar la temática del flujo compresible lo cual abarca ciertos aspectos como Relaciones de gases perfectos, Numero de Mach,Flujo isoentropico, ondas de choque, Lineas de fano y Rayleing, flujo adiabatico con rozamiento en conductos, flujo sin rozamiento a través de conductos con transferencia de calor.
Palabras clave: flujo,
Abstract: this report seeks to treat the theme of the compressible flow which covers certain aspects such as perfect gases relationships, number of Mach, flow isoentropico, lines of fano andRayleing shock waves, flow adiabatic friction in ducts, flow without friction through ducts with heat transfer.
Keywords: flow,
INTRODUCCION:
Flujo compresible: Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado defluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercana a la velocidad del sonido. Estos cambios suelen suceder principalmente en los gases ya que para alcanzar estas velocidades de flujo en líquidos, se precisa de presiones del orden de 1000 atmósferas, en cambio un gas sólo precisa una relación de presiones de 2:1 para alcanzar velocidades sónicas.
La compresibilidad de un flujo es básicamenteuna medida en el cambio de la densidad. Los gases son en general muy compresibles, en cambio, la mayoría de los líquidos tienen una compresibilidad muy baja. Por ejemplo, una presión de 500 kPa provoca un cambio de densidad en el agua de solamente 0,024% (a temperatura ambiente). En cambio, esta misma presión aplicada al aire provoca un cambio de densidad de 250%. Por esto normalmente al estudiode los flujos compresibles se le conoce como dinámica de gases, siendo esta una nueva rama de la mecánica de fluidos, la cual describe estos flujos.
Los flujos compresibles pueden ser clasificados de varias maneras, la más común usa el NÚMERO DE MACH (M) como parámetro para clasificarlo.

Donde V es la velocidad del flujo y a es la velocidad del sonido en el fluido.
Prácticamenteincompresible: M < 0,3 en cualquier parte del flujo. Las variaciones de densidad debidas al cambio de presión pueden ser despreciadas. El gas es compresible pero la densidad puede ser considerada constante.
Flujo subsónico: M > 0,3 en alguna parte del flujo pero no excede 1 en ninguna parte. No hay ondas de choque en el flujo.
Flujo transónico: 0,8 ≤ M ≤ 1,2. Hay ondas de choque que conducen a un rápidoincremento de la fricción y éstas separan regiones subsónicas de hipersónicas dentro del flujo. Debido a que normalmente no se pueden distinguir las partes viscosas y no viscosas este flujo es difícil de analizar.
Flujo supersónico: 1,2 < M ≤ 5,0 Normalmente hay ondas de choque pero ya no hay regiones subsónicas. El análisis de este flujo es menos complicado.
Flujo hipersónico: M > 5,0 Los flujos avelocidades muy grandes causan un calentamiento considerablemente grande en las capas cercanas a la frontera del flujo, causando disociación de moléculas y otros efectos químicos.


Ondas de choque. Photography of bow shock waves around a brass bullet, 1888
Ernst Mach (1838–1916) - Scan from book (now lost)
Una ONDA DE CHOQUE es una onda de presión abrupta producida por un objeto que viajamás rápido que la velocidad del sonido en dicho medio, que a través de diversos fenómenos produce diferencias de presión extremas y aumento de la temperatura (si bien la temperatura de remanso permanece constante de acuerdo con los modelos más simplificados). La onda de presión se desplaza como una onda de frente por el medio.
Flujo isentropico: Si un proceso es completamente reversible, sin...