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Conceptos Básicos

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Conceptos Básicos

  1. 1. Mec á nica de fluidos Algunos conceptos b á sicos Prof. Miguel Angel Morales Cabrera 20 de Febrero de 2009
  2. 2. Mec á nica de fluidos Es la parte de la f í sica que se ocupa de la acci ó n de los fluidos en reposo o en movimiento. - Est á tica de fluidos o hidrost á tica - Din á mica de fluidos * Hidrodin á mica * Aerodin á mica
  3. 3. Fluido Es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo de corte o tangencial. L í quidos y Gases. Algunas propiedades de los fluidos Masa espec í fica Viscosidad Peso espec í fico Compresibilidad Densidad Presi ó n
  4. 4. Clasificaci ó n de los fluidos Fluidos Newtonianos Un fluido Newtoniano es aquel que, sometido a un esfuerzo tangencial o cortante, se deforma con una velocidad que es directamente proporcional al esfuerzo aplicado. Fluidos no Newtonianos Los fluidos en los cuales el esfuerzo de corte no es directamente proporcional a la relaci ó n de deformaci ó n son no Newtonianos.
  5. 5. Din á mica de fluidos Esta rama de la mec á nica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento . Modelos matem á ticos del comportamiento de los fluidos. Clasificaci ó n de flujos Flujo turbulento Flujo permanente Flujo laminar Flujo no permanente Flujo incompresible Flujo compresible Flujo no uniforme Flujo ideal Flujo uni, bidi y tridimensional
  6. 6. Hidrodin á mica Flujo de l í quidos y gases a baja velocidad. Fluidos incompresibles. * Flujos incompresibles y sin rozamiento: fluidos ideales   (Ecuaciones de Euler) Cumplen el teorema de Bernoulli *Flujos viscosos: movimiento laminar y turbulento (Ecuaciones de Navier-Stokes)
  7. 7. La complejidad de los flujos viscosos, y en particular de los flujos turbulentos, restringi ó en gran medida los avances en la din á mica de fluidos. Ludwig Prandtl (1904). Separaci ó n de flujos en dos regiones principales. * Regi ó n pr ó xima a la superficie donde se concentran los efectos viscosos y en la que puede simplificarse mucho el modelo matem á tico (Navier-Stokes). * Fuera de esa regi ó n, se pueden despreciar los efectos de la viscosidad, y pueden emplearse las ecuaciones matem á ticas m á s sencillas para flujos no viscosos (Euler). Capa l í mite
  8. 8. Aplicaci ó n m á s representativa sustentación arrastre empuje peso
  9. 9. ¿ Qu é es la capa l í mite? * Es la distancia  desde la pared hasta donde la velocidad del fluido es igual al 99% de la velocidad de la corriente libre. * Es la regi ó n donde sienten intensamente los efectos de la viscosidad y rozamiento aunque  sea peque ñ a, ya que el gradiente de velocidades es grande. La resistencia a la deformaci ó n debida a la viscosidad tiene lugar, en todo el seno del fluido real; pero la viscosidad es despreciable y solo tiene importancia en una pel í cula fina cerca de la superficie.
  10. 10. ¿ En que afecta la capa l í mite los flujos?
  11. 11. Flujo potencial El modelo de la capa l í mite no s ó lo permiti ó una formulaci ó n mucho m á s simplificada de las ecuaciones de Navier-Stokes en la regi ó n pr ó xima a la superficie del cuerpo, sino que llev ó a nuevos avances en la teor í a del flujo de fluidos no viscosos, que pueden aplicarse fuera de la capa l í mite.
  12. 12. Aerodin á mica o din á mica de gases Estudia el comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presi ó n son lo suficientemente grandes, y es necesario incluir los efectos de compresibilidad.

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