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Para simplificar la definición de fuerzas de inercia en nuestro sistema escribiremos
Donde y serán, respectivamente, una distancia y un tiempo característicos de nuestro sistema.
El peso (P) resulta ser el producto entre la masa y la aceleración de la gravedad.
Que igualmente, para simplificar reescribiremos así:
Entonces la relación entre las fuerzas de inercia y de gravedad sepuede escribir así:
Entonces se define el número de Froude:
- masa volumétrica o densidad [kg/m³]
- parámetro de longitud [m]
- parámetro temporal [s]
- parámetro de velocidad [m/s]
- aceleración de la gravedad [m/s²]
Número de Froude en canales abiertos
En la zona más alta del aliviadero, justo antes de caer el agua, se cumple que por lo que el régimen es crítico.
El número deFroude en canales abiertos nos informa del estado del flujo hidráulico.1 El número de Froude en un canal se define como:2
Siendo:3
- velocidad media de la sección del canal [m/s]
- Profundidad hidráulica () [m]. Siendo A el área de la sección transversal del flujo y T el ancho de la lámina libre.
- aceleración de la gravedad [m/s²]
En el caso de que:
Sea el régimen del flujoserá supercrítico
Sea el régimen del flujo será crítico
Sea el régimen del flujo será subcrítico
Este artículo se publica con la intención de compartir una recopilación estudiantil que necesariamente está sujeta a correcciones ortográficas, gramaticales, de forma y de contenido. Por este motivo debe considerarse como material en proceso de elaboración, aún no terminado.
CLASIFICACIÓN DEL FLUJO
Elmovimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras, según diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede ser:
Flujo turbulento: Este tipo de flujo es el que mas se presenta en la practica de ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido,ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.
En este tipo de flujo, las partículas del fluido pueden tener tamaños que van desde muy pequeñas, del orden de unos cuantos millares de moléculas, hasta las muy grandes, del orden de millares de pies cúbicos en ungran remolino dentro de un río o en una ráfaga de viento.
Cuando se compara un flujo turbulento con uno que no lo es, en igualdad de condiciones, se puede encontrar que en la turbulencia se desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los fluidos, al igual que las pérdidas de energía mecánica, que a su vez varían con la primera potencia de la velocidad.
La ecuación para el flujo turbulento sepuede escribir de una forma análoga a la ley de Newton de la viscosidad:
donde:
h : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.
En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo cortante:
En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento.
FLUJO TURBULENTO
Factores quehacen que un flujo se torne turbulento:
La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.
Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".
Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se...
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