Transferencia

Convección Turbulenta
Flujo externo sobre una placa

Turbulencia
• ¿Cómo se comporta un flujo turbulento?
• ¿Cómo se caracteriza un flujo turbulento?
R./ Número de Reynolds proporciona uncriterio
• ¿Cuál es la importancia de los flujos turbulentos?
R./ Casi todos los flujos industriales son turbulentos
• ¿Cómo se definen las velocidades, temperaturas en un
flujo turbulento?
R./Función de un valor promedio y un valor fluctuante

Descomposición de Boussinesq
Los valores instantáneos de una propiedad φ se definen como:

Φ  Φ  Φ' ; Φ  u,v,w,T ,c, p
Φ :Valor medio temporalΦ' :Valor fluctuante
El valor medio temporal está dado por:

1
Φ
t

t t

 Φdt

El valor medio de una fluctuación es nulo: Φ'  1

t t

t

t

mas no el producto de dos valoresmedios :

1
t



Φ' dt  0

t

t t


t

u' v' dt  u' v'

Analogía de Reynolds
Esfuerzo turbulento o esfuerzo de Reynolds se define como:
1
τt  
t

t t

 ρv  u  u'  dt

'

t

El primer término es nulo, por lo tanto:
t t

1
'
τt  
ρv  u' dt   ρ v' u' 

t t
El esfuerzo τ total está compuesto contribución laminar y turbulenta.Definida la longitud de mezclado de Prandtl:
du
'
u l
dy

se define τt de forma análoga al laminar y el esfuerzo total τ como:
du
τt   ρ v u   ρεM
dy
'

'

 1

du
τ  ρ  υ  εM
dy

εM  v' l

εM: viscosidad de torbellino.

Analogía de Reynolds
El flujo de calor turbulento por unidad de área se define como:

1
qt''  
t

t t







c p  ρv T  T ' dt
'

t

1
qt  
El primer término es nulo, por lo tanto:
t

Usando la longitud de mezclado de Prandtl:
qt''   ρc p l  v' 

se obtiene:

T'

t t

 ρv  c pT ' dt Aρc p  v' T ' 

'

t

l

dT
dy

dT
dy

se define qt’’ de forma análoga al laminar y el calor total q’’ como:

dT
qt  c p ρεH
dy
''

 2

dT
q  c p ρ  α  ε H ...