tecnico superior en informatica

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Mecánica de Fluidos

Tema 3

INTRODUCCIÓN A LA HIDRODINÁMICA
Introducción
El objetivo de este capítulo es hacer un estudio preliminar del movimiento de los fluidos, para ello se enfocará el estudio
al flujo de un fluido ideal (no viscoso) e incompresible.
Los conceptos emitidos y herramientas estudiadas aquí servirán de base para el resto del estudio de los fluidos en
movimiento.Descripción de los movimientos de un fluido
Para describir los movimientos de un fluido se usa generalmente la descripción de campo o Euleriana, la cual se basa en

r

r

el estudio de las propiedades del flujo que pasa por un determinado lugar, tal como la velocidad ( V ), aceleración ( a ),
dirección, presión, densidad etc. El lugar en cuestión puede ser un simple punto o un espacio másamplio, si se quiere
hacer un estudio de campo del flujo que lo atraviesa.
En esta descripción del movimiento de los fluidos, las propiedades del flujo son funciones del espacio y del tiempo.

r

Tomemos por ejemplo la velocidad, esta se puede expresar en coordenadas cartesianas como: V = V ( x, y , z , t ) , donde
la región de flujo considerada se llama campo de flujo.
Aquí se puederealizar una pequeña clasificación de los flujos.

Según la variación del flujo en el tiempo
Si el flujo es variable en el tiempo se dirá que este es
transitorio o no estacionario.
En cambio cuando este no varía con el tiempo se dirá que este
es estable o estacionario.
En este último caso las variables del flujo dependen solo de las
coordenadas espaciales, por ejemplo la velocidad sería:

rV = V (x, y, z ) , lo cual nos indica que los cambios respecto al
∂V
tiempo son nulos:
= 0 . Y esto para todas las propiedades
∂t

t
t+dt

del flujo. La figura muestra un ejemplo de un flujo no estacionario en un canal abierto.

Según la variación del flujo en el espacio
Cuando no existe cambio de las propiedades en el espacio se dirá que el flujo es uniforme, y en caso contrario elflujo
será no uniforme.
En el caso del flujo uniforme las variables del flujo dependen solo de las coordenadas temporales, por ejemplo la

r

velocidad se expresará como V = V (t ) , lo cual indica que las variaciones en el espacio son cero:

∂V ∂V ∂V
=
=
= 0.
∂x ∂y
∂z
En los casos reales es difícil conseguir flujos estrictamente uniformes, sin embargo en muchos casos prácticos de lamecánica de fluidos se pueden simplificar los fenómenos considerando que el flujo es uniforme.
En la figura siguiente se muestra un ejemplo de flujo en un canal abierto, en donde el flujo puede considerarse como
uniforme o como no uniforme según el comportamiento que presenta.

Jean-François DULHOSTE – Escuela de Ingeniería Mecánica - ULA

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Mecánica de Fluidos

uniforme

uniformeno uniforme
gradual
desacelerado

rápido

vertedero

gradual
desacelerado

rápido
desacelerado
.

no uniforme

uniforme

rápido
acelerado

resalto
caída

Según el número de variables espaciales a considerar
En esta parte podemos clasificar el flujo como unidimensional, bidimensional o tridimensional.
En la descripción Euleriana el flujo es por defecto tridimensional,ya que depende de tres variables espaciales, en
coordenadas cartesianas x, y, z.
Sin embargo en muchos casos prácticos es posible simplificar la representación del flujo y considerar solo dos
componentes espaciales (x, y o x, z) en cuyo caso el flujo se denominará bidimensional. Esto se puede hacer cuando las
propiedades (o propiedad en estudio) del flujo cambian preponderantemente en solo dosdirecciones, siendo practicante
constante en la otra. Por ejemplo en el caso de un flujo plano en donde el vector velocidad depende de solo dos
coordenadas espaciales.
En muchos casos es incluso posible el considerar solo una componente espacial para estudiar el flujo (x), en cuyo caso
éste se denominará unidimensional. Esto es el caso del flujo en una tubería, en donde el vector velocidad...