cuba de stokes

Asignatura:

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUÍDOS II

Tema:

CUBA DE STOKES

SECCIÓN:XXXX

INTEGRANTE:XXXXXXXXXXX

FECHA DE ENTREGA:XXXXXXXXXX

PROFESOR:XXXXXXXXXXXXXXX

LIMA, PERÚXXXXX

LABORATORIO DE MECÁNICADE FLUIDOS II

INTRODUCCIÓN

Muchos problemas de diseño en el área de flujo de fluidos requieren un conocimiento exacto de las distribuciones de velocidad y presión. El conocimiento del flujo en dos o tres dimensiones de un fluido incompresible, no viscoso ofrece una visión más amplia de muchas situaciones reales del flujo.En este laboratorio veremos las diferentes líneas de flujos para distintas figuras geométricas.

Página 2


ÍNDICE

Pág.Porta. 1INTRODUCCIÓN 2ÍNDICE 3OBJETIVOS 4

1. FUNDAMENTO TEÓRICO. 52. MATERIALES Y EQUIPOS. 73. OBTENCIÓN DE DATOS 84. VISULIZAR EL COMPORATAMIENTO DEL FLUJO MEDIANTE LA

TRAZA DEL COLORANTE9

5. ESTABLECER LOS DIFERENTES LINEAS DE FLUJO PARA LAS DIFERENTES FIGURAS DE LOS DATOS OBTENIDOS

13

CONCLUSIONES 16RECOMENDACIONES 17

Página 3


OBJETIVOS

Reconocer las líneas de flujo de corriente, de las diferentes figuras geométricas empleadas para este laboratorio, con ayuda de la cuba de Stokes.

Visualizar el tipo de flujo laminar y turbulento; que se darán debido al pigmento de permanganato de potasio con la ayude de la mesa de stokes y las figuras geométricas empleadas para este ensayo.

Página 4


1. FUNDAMENTO TEÓRICO.

Permite un estudio completo de los problemas bidimensionales asociados con el flujo laminar, mediante la visualización de los distintos modelos de flujo que se pueden observar con la ayuda de un sistema de inyección de líquido colorante así como también el flujo alrededor de un objeto.

Fuerza de arrastreLa fuerza de arrastre es la fuerza que resulta de la interacción de un flujo y un objeto, que está en la dirección del flujo es decir es aquella fuerza sobre un cuerpo provocado por un fluido que resiste el movimiento en la dirección del recorrido del cuerpo Consideremos el caso de un cuerpo liso con dos planos de simetría, por ejemplo una esfera, inmerso en un flujo incompresible. Si realizamos experimentos para medir la fuerza de arrastre sobre este objeto encontraremos que FD depende del tamaño del objeto L, de las propiedades del fluido, µ y ρ, y obviamente de la velocidad del flujo, V.

Arrastre debido a rozamientoEl arrastre sobre un cuerpo es la combinación de esfuerzos viscosos de corte y esfuerzos normales que el flujo ejerce sobre el cuerpo. En general ambos efectos están presentes, pero para algunas configuraciones o regímenes de flujo, uno de estos tipos de esfuerzo puede dominar con respecto al otro. Consideremos el caso del flujo sobre una placa plana horizontal. Si no existe gradiente de presión (placa horizontal), entonces la fuerza de arrastre está dada por:

Arrastre debido a diferencia de presionesConsideremos ahora el flujo alrededor de una placa perpendicular al flujo Para un flujo a número de Reynolds alto, aparecen zonas de separación en la parte posterior de la placa. La separación está caracterizada por Generar zonas de baja presión. Entonces, para este tipo de flujos el Arrastre sobre la placa es resultado, principalmente, de la diferencia de presiones entre la parte anterior y posterior. Aunque la presión en la parte posterior es prácticamente constante, esta no se puede determinar analíticamente. Se debe recurrir a experimentos para determinar el arrastre.

Punto de EstancamientoLa línea de corriente que pasa a través de (1) llega hasta el punto (2), conocido como el punto de estancamiento, donde el fluido se encuentra en reposo, y en el cual se divide y circula alrededor del tubo.

Presión TotalEs la presión que existe en un punto de estancamiento.La relación entre la presión Ps y la correspondiente a la corriente sin disturbios en el punto 1 es:

La presión de estancamiento es mayor que la estática en la corriente libre por la magnitud de la presión dinámica pV1/2

La energía cinética de la corriente en movimiento se transforma en un tipo de energía en la forma de presión

Página 5


Desprendimiento de capa límiteSe origina debido a que no existe una suficiente cantidad de movimiento para llegar a la región de alta presión; el resultado es que el fluido se separa del límite, la línea de corriente abandona el límite. Y se crea una región separadaLa presión no se incrementa si no que permanece relativamente baja en la parte trasera de la esferaLa alta presión que existe cerca del punto de estancamiento delantero nunca se recupera en la parte trasera de la esfera, y el resultado es una fuerza de retardo relativamente grande en la dirección del flujo.

Página 6


2. MATERIALES Y EQUIPOS.

a) Mesa de StokesEn la parte superior líneas verticales y horizontales formando una cuadricula en el fondo plano sobre el cual fluye el agua.

b) Permanganato de potasio.Es un compuesto químico formado por iones potasio (K+) ypermanganato (MnO4−). Es un fuerte agente oxidante. Tanto sólido como en solución acuosa presenta un color

c) Figuras de plásticoLas figuras utilizadas son: rectángulo, circulo, triangulo, hexágono, y dos más.

3. PROCEDIMIENTO (OBTENCIÓN DE DATO)

Página 7

http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidante

http://es.wikipedia.org/wiki/Permanganato

http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio


1) Se instala la cuba de stokes, se conecta a un suministro de agua manteniéndolo constante (flujo permanente).

2) Se crea el patrón de flujo con el permanganato, para determinar las líneas de flujo.

3) Se utilizan las figuras geométricas de material de plástico para observar la formación de la capa límite, y las diferentes líneas de flujo para cada figura.

4. VISULIZAR EL COMPORATAMIENTO DEL FLUJO MEDIANTE LA TRAZA DEL COLORANTE

Página 8


FIGURA 1: Rectángulo.

En la imagen podemos notar que la parte del rectángulo que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de fluido; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento; pero solo en la parte donde se encuentra el rectángulo. (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

FIGURA 2: Circulo

En la imagen podemos notar que la parte del circulo que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de fluido; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento; pero después de un rato, el flujo turbulento pasa a ser nuevamente un flujo laminar. (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

FIGURA 3: Triangulo

Página 9


En la imagen podemos notar que la parte del triángulo que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de flujo; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento; pero solo en la parte donde se encuentra el triángulo. Pero en los lados del triángulo el fluido si será de flujo laminar (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

FIGURA 4: Hexágono

En la imagen podemos notar que la parte del hexágono que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de flujo; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento; pero solo en la parte donde se encuentra el hexágono. Pero en los lados de la parte recta el fluido si será de flujo laminar, hasta que choque con los vertices y pasara hacer un flujo turbulento. (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

FIGURA 5

Página 10


En la imagen podemos notar que la parte de la figura que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de fluido; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento; pero después de un rato, el flujo turbulento pasa a ser nuevamente un flujo laminar. Pero en la parte ovalada ayudan a que en las partes rectas de la figura el flujo sea laminar. (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

FIGURA 6En esta figura, va depender de la posición en que se ponga la figura para el cambio de flujo.

En la imagen podemos notar que la parte de la figura que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de fluido; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento; Pero en la parte de los lados el flujo es laminar y cuando llega a la parte ovalada el flujo se vuelve turbulento. (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

Página 11


En la imagen podemos notar que la parte de la figura que toca primero el permanganato de potasio; llega a cambiar el tipo de fluido; entonces el flujo laminar pasa hacer un flujo turbulento. (Este cambio lo observaremos en la parte quinta del informe)

Página 12


5. ESTABLECER LOS DIFERENTES LINEAS DE FLUJO PARA LAS DIFERENTES FIGURAS DE LOS DATOS OBTENIDOS

FIGURA 1: Rectángulo.

FIGURA 2: Circulo

Página 13


FIGURA 3: Triangulo

FIGURA 4: Hexágono

FIGURA 5

Página 14


FIGURA 6

Página 15


CONCLUSIONES

Este laboratorio nos permitió visualizar con ayuda del permanganato de potasio, las líneas del flujo laminar y turbulento.

Se observó las líneas de flujo que se formaron con las diferentes formas geométricas que ingresamos en la mesa de stokes.

Comprendimos el motivo de la distribución de las líneas del flujo, la cual se debe a las diferencias de presión alrededor del cuerpo de las distintas figuras geométricas.

Página 16


RECOMENDACIONES

Tener cuidado al utilizar el permanganato de potasio; tenemos que colocar por separado y no en abundancia para; notar las líneas de flujo con mayor precisión.

Colocar cuidadosamente las figuras geométricas en la mesa de stokes, para que las líneas de flujo queden bien marcadas con el permanganato de potasio.

Página 17

cuba de stokes

Documents