Flujos De Fluidos De Alta Velocidad

FLUJOS DE FLUIDOS DE ALTA VELOCIDAD

INTRODUCCION

Se denomina flujo compresible  a aquel fluido cuya densidad varía significativamente ante un cambio de presión. Dicho flujo se encuentra a menudo en dispositivos que utilizan flujos de gases a altas velocidades. Los flujos compresibles  tienen aplicaciones en variadas áreas.  Un ejemplo  muy común  son los sistemas de aire comprimido que seusan en  equipos dentales y herramientas de taller, tuberías de alta presión para transportar  gases. Los efectos de la compresibilidad de fluidos son muy importantes en el diseño de aeronaves de alta velocidad.
Entre los dispositivos que utilizan flujo de gases a altas velocidades se encuentra las toberas convergentes o toberas convergentes-divergentes las cuales se encuentran en muchasaplicaciones de la ingeniería dentro de las que se incluyen las turbinas de gas y vapor, los sistemas de propulsión de aviones y vehículos espaciales, y en toberas industriales y de antorcha.
La velocidad del sonido es la velocidad a la que una onda con una presión infinitamente pequeña viaja a través de un medio adiabáticamente y sin fricción. La velocidad del sonido es importante, porque nos da unamedida del tiempo mínimo en que una variación de presión puede transmitirse desde un punto a otro. Los antiguos ya sabían que el sonido se propaga en el aire. Aristóteles, en esto, como en otros muchos campos de la física, sostenía ideas erróneas, que los escolásticos difundieron durante toda la Edad Media. Aristóteles creía que los sonidos de distintos tonos tienen velocidades diferentes. FueGassendi, quien, en 1624, hizo una determinación de la velocidad del sonido, demostrando que los agudos y los graves se propagan con igual velocidad.
El Número Mach (Ma), es una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en que se mueve dicho objeto. La utilidad del número de mach reside en que permite expresar lavelocidad de un objeto no de forma absoluta en km/h o m/s, sino tomando como referencia la velocidad del sonido, algo interesante desde el momento en que la velocidad del sonido cambia dependiendo de las condiciones de la atmósfera. 
En el siguiente trabajo se desarrollan las relaciones generales asociadas con los flujos compresibles unidimensionales para un gas ideal con calores específicosconstantes.

* PROPIEDADES DE ESTANCAMIENTO:
Para flujos a altas velocidades, como los de los motores de propulsión, la energía potencial del fluido es insignificante; sin embargo, la energía cinética no lo es. En dichos casos, conviene combinar la entalpía y la energía cinética del fluido en un término único llamado entalpía de estancamiento ho, definida por unidad de masa como:

ho=h+V22(KJ/kg) Ec. (1)

Cuando la energía potencial del fluido es insignificante, la entalpia de estancamiento representa la energía total de un flujo por unidad de masa de fluido en movimiento. Por lo tanto, se simplifica el análisis termodinámico de flujos de alta velocidad. La entalpia de estancamiento es una propiedad combinatoria de un fluido,que cuando la energía cinética es insignificante la entalpia estática y la entalpia ordinaria son iguales.
Si se considera un flujo estacionario a través de una tobera, un difusor, o cualquier otro conductor de flujo donde el proceso se lleve a cabo adiabáticamente y sin ningún trabajo, se puede establecer que la entalpia de estancamiento de un fluido se mantiene constante a través de proceso deflujo estacionario y que cualquier aumento en la velocidad de fluido estos dispositivos origina una disminución equivalente en la entalpía estática del fluido. Por lo tanto, la entalpia de estancamiento representa la entalpia de un fluido cuando es llevado al reposo adiabáticamente. La entropía de un fluido permanece constante durante un proceso de estancamiento isentrópico. A menudo, los...