Mecnica de Fluidos

Mecnica de Fluidos

TERCERA UNIDAD: CONCEPTOS Y ECUACIONES FUNDAMENTALES DEL MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS

3.1 Tipos de FlujoFlujo: es el fluido en movimiento.Flujo turbulento: es el ms frecuente. En este tipo de flujo las partculas de fluido se mueven siguiendo trayectorias muy irregulares, originando un intercambio de cantidad de movimiento de una porcin de fluido a otra.En el flujo turbulento la prdida de energa mecnica vara aproximadamente con el cuadrado de la velocidad.Flujo laminar: las partculas de fluido se mueven a lo largo de trayectorias uniformes en capas o lminas, deslizndose una capa sobre la adyacente.En el flujo laminar se cumple la ley de Newton de la viscosidad.Fluido ideal: es el que supone tiene viscosidad nula y que no es turbulento, por lo que no hay conversin de energa mecnica en trmica durante el movimiento.Flujo potencial o irrotacional: es un fluido ideal que est inicialmente en reposo, en el que todas las partculas deben continuar teniendo la misma energa mecnica total.Capa lmite: es la capa de fluido en la inmediata vecindad de una pared slida, el fluido de su interior debe considerarse como un fluido real, es decir poseyendo una viscosidad.Flujo isotermo: cuando el gas fluye sin cambio alguno de temperatura.Flujo adiabtico: cuando el flujo es tal que no entra ni sale calor a travs de los lmites del fluido.Flujo isotrpico: es el flujo adiabtico reversible (adiabtico sin rozamiento).Cualquiera que sea la naturaleza del flujo, han de cumplirse:a) La ley de Newton del movimiento para cualquier partcula y en cualquier instante.b) La ecuacin de continuidad, es decir, el hecho de que la masa que entra en un pequeo volumen en la unidad de tiempo sea igual al incremento de masa en la unidad de tiempo.ANALISIS:La clasificacin de los flujos obedece a la variable que sea de inters en una situacin dada. Esas variables pueden referirse al fluido o al flujo mismo, y entre ellas se pueden mencionar la viscosidad y la densidad del fluido, o la permanencia, el orden, la regin, la vorticidad y el comportamiento espacial del flujo. Cada caracterstica del fluido o del flujo originar una clasificacin particular y existen muchas otras propiedades y caractersticas que se pueden agregar a las enunciadas.3.2 DEFINICIONESFlujo permanente: cuando las propiedades del fluido y las condiciones del movimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo. Ejemplo: bombeo de agua por una tubera con caudal constante.Flujo no permanente: cuando las condiciones en algn punto cambian con el tiempo.Ejemplo: bombeo de agua por una tubera con caudal creciente en el tiempo.Flujo uniforme: cuando en cualquier punto del fluido el vector velocidad es idntico (en mdulo y direccin) en un instante dado. Ejemplo: un lquido que se bombea a travs de una tubera recta de seccin uniforme.Flujo no uniforme: cuando el vector velocidad vara en un instante dado de un punto a otro. Ejemplo: un lquido que fluye a travs de una tubera de seccin variable o de una tubera curvada.Ejemplo de flujo permanente y uniforme: un lquido que fluye a travs de una larga tubera recta de seccin constante y a caudal constante.Ejemplo de flujo no permanente y uniforme: un lquido que fluye por una larga tubera recta de seccin constante y a caudal creciente.Ejemplo de flujo permanente y no uniforme: el flujo por un tubo de seccin creciente a caudal constante.Ejemplo de flujo no permanente y no uniforme: el flujo por un tubo de seccin creciente a caudal variable.Lnea de corriente: es una lnea continua trazada en el fluido que es en cada punto tangente al vector velocidad. A travs de una lnea de corriente no puede pasar fluido.Tubo de corriente: es un tubo formado por todas las lneas de corriente que pasan por una pequea curva cerrada.ANALISIS:Fluidos son todos los materiales que fluyen, es decir, no son slidos. Segn esta definicin podemos clasificar como fluidos a los lquidos y a los gases.

A partir de lo supuesto podemos responder a tu pregunta, LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO SON LOS LQUIDOS Y GASES QUE SE DESPLAZAN.

Ejemplos: El viento, la corriente de un ro, cuando abres la canilla tendrs agua en movimiento. Cuando pones gaseosa en un, vaso desde la botella, cuando enciendes el ventilador tienes un un gas en movimiento, etc.

3.3 ECUACIN DE CONTINUIDADANALISIS:En fsica, una ecuacin de continuidad expresa una ley de conservacin de forma matemtica, ya sea de forma integral como de forma diferencial.

TEORA ELECTROMAGNTICA

En teora electromagntica, la ecuacin de continuidad viene derivada de dos de las ecuaciones de Maxwell. Establece que la divergencia de la densidad de corriente es igual al negativo de la derivada de la densidad de carga respecto del tiempo:En otras palabras, slo podr haber un flujo de corriente si la cantidad de carga vara con el paso del tiempo, ya que est disminuyendo o aumentando en proporcin a la carga que es usada para alimentar dicha corriente.Esta ecuacin establece la conservacin de la carga.MECNICA DE FLUIDOSEn mecnica de fluidos, una ecuacin de continuidad es una ecuacin de conservacin de la masa. Su forma diferencial.MECNICA CUNTICA

En Mecnica cuntica, una ecuacin de continuidad es una ecuacin de conservacin de la probabilidad.MECNICA RELATIVISTAEn la teora especial de la relatividad, una ecuacin de continuidad debe escribirse en forma covalente, por lo que la ecuacin de continuidad usual se suele escribir en teora de la relatividad.

3.4 ECUACIN DE MOVIMIENTO PARA UNA LNEA DE CORRIENTEANALISIS:Se define Lnea de Corriente como aqulla curva cuya tangente en cualquier punto coincide con la direccin de la velocidad del fluido en dicho punto. Cuando se trata de un flujo estacionario, las lneas de corriente coinciden con las de flujo.tubos-corriente Si se consideran todas las lneas de corriente que pasan por un contorno cerrado c, estas lneas encierran un volumen denominado Tubo de Corriente. De la definicin de la lnea de corriente se deduce que no pasa fluido a travs de las paredes laterales de un tubo de corriente.

3.5 ECUACIN DE LA ENERGAANALISIS: Las ecuaciones que gobiernan el movimiento de un uido Newtoniano incompresible son las ecuaciones de Navier-Stokes, que expresan bsicamente la segunda ley de Newton aplicada sobre un a volumen innitesimal de ruido. En notacin vectorial estas ecuaciones pueden escribirse como: o Dv v ={ + (v )v} = p + 2v (1) Dt t donde D/Dt denota derivada material o total. Esta derivada se descompone en una derivada temporal o local, que da lugar a la aceleracin local, y en una componente invectiva, que da o lugar a la aceleracin advectiva asociada a los cambios espaciales de velocidad. En (1), y o son propiedades del uido y denotan densidad y viscosidad dinmica respectivamente, v denota el a vector velocidad y p denota la presin motriz denida como: o p= p+g h (2) o a o donde p es la presin termodinmica, g denota aceleracin de gravedad y h es un eje vertical denido positivo hacia arriba, en contra de la direccin de la gravedad. o e o o Los trminos en (1) son todos lineales con excepcin de la aceleracin advectiva. El primer trmino del lado derecho representa el balance de fuerzas msicas de gravedad y fuerzas superciales e a normales asociadas a la presin termodinmica. El ultimo trmino del lado derecho representa el o a e efecto de las fuerzas viscosas y es vlido solo para el caso de uido Newtoniano.

3.6 ECUACIN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTOANALISIS:La ecuacin de continuidad se obtiene aplicando un balance de materia aun elemento diferencial de volumen (V), a travs de la cual est circulando el fluido.

Ing. Gerardo Santana VeraPgina 1