Modelacion Matematica De Flujo De Fluidos

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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias
Extractivas

Fundamentos de Fenómenos de Transporte
Investigación No. 1
“Modelación matemática de flujos reales”
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Alumno: Meléndez Téllez Emmanuel
Profesor: Lino García Demedices
Grupo: 2IM36

¿Qué es la mecánica de fluidoscomputacional?
En la actualidad en muchos campos es imposible recurrir a soluciones analíticas debido a la tremenda complejidad de los sistemas que estudia la dinámica de fluidos, por lo que se recurre a soluciones numéricas que pueden ser computadas por ordenadores. Surge así una rama de la dinámica de fluidos denominada dinámica de fluidos computacional, o CFD, que se basa en aproximacionesnuméricas de las ecuaciones físicas empleadas en la dinámica de fluidos.
Aplicaciones
Aparte de las numerosas aplicaciones ya mencionadas, conviene destacar los dos enfoques utilizados concretamente en la dinámica de fluidos computacional, y que dan lugar al desarrollo de técnicas muy diferentes en función de los objetivos buscados. Estos dos enfoques de los que hablamos se podrían denominar:gráficos y simulación.
Gráficos
Es muy interesante modelar fluidos de aspecto realista en multitud de aplicaciones, destacando los juegos de ordenador, el cine, o incluso la creación de texturas y efectos visuales para programas de dibujo y retoque fotográfico. En estas aplicaciones se busca un modelo que estéticamente dé buenos resultados, no siendo necesario que el comportamiento del modelo seajuste exactamente al comportamiento de un fluido real. Si bien en el cine no es un requisito, en el caso de los juegos sí que es necesario el tiempo real, por lo que estas técnicas, además de plausibles, muchas veces tienen que ser rápidas y eficientes.
Simulación
A veces no nos basta con un modelo que “parezca” comportarse como un fluido, sino que necesitamos conocer de forma muy exacta cómo secomporta un fluido realmente. Los modelos de CFD que se utilicen en cualquier campo de la ingeniería deben ser muy estrictos con la precisión del modelo, procurando que éste se asemeje lo máximo posible al comportamiento real del fluido. Siempre que se habla de métodos numéricos, como los utilizados en CFD, estamos hablando de aproximación, por lo que muchas veces será imposible garantizar que elmodelo es exacto, y todos los esfuerzos se deben centrar en acotar el error y hacer los modelos tan precisos como sea posible. Esto da lugar a que estas técnicas generalmente no sean en tiempo real, ya que tampoco es un objetivo importante en esta clase de aplicaciones
¿Qué es un fluido?
Un fluido es un cuerpo que carece de elasticidad de forma, es decir, que no tiene forma propia y por tanto seadapta a la forma del recipiente que lo contiene. Además, un fluido se deforma de forma continua ante la aplicación de un esfuerzo cortante (a diferencia de los sólidos, no tienen ninguna resistencia a este tipo de fuerzas). Comparándolos con los sólidos, podemos decir que las moléculas de los sólidos están fuertemente unidas entre sí, mientras que en los líquidos pueden moverse libremente ysepararse sin ofrecer apenas resistencia. Un sólido, ante la aplicación de una fuerza cortante, no se deforma de manera continua, sino mediante una deformación o desplazamiento definido.
Tipos de Fluidos
Existen muchas formas de clasificar los fluidos, de las cuales mencionamos las más importantes.
Gases - Líquidos
Existen dos tipos fundamentales de fluidos, que son los líquidos y los gases.
Loslíquidos se caracterizan por poseer fuerzas de cohesión entre sus moléculas, que provocan una fuerte tendencia a que el fluido mantenga su volumen constante.
Por el contrario, los gases apenas poseen fuerzas de cohesión, por lo que se pueden expandir tratando de ocupar el máximo volumen.
Compresibles – No Compresibles
Todos los fluidos son compresibles en mayor o menor medida, por lo que en...