FLUJO TURBULENTO

INTEGRANTE : Esmeralda Zela Manya

INSTRUCTOR: Luis Gomez Quispe

DEFINICIÓN

En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente

turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma

caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y

las trayectorias de las partículas se encuentran formando

pequeños remolinos periódico.

CLASIFICACIÓN

FLUJO LAMINAR: Aquel en el que las partículas se desplazan en capas paralelas, o

láminas, sin invadir el camino de las otras partículas.

FLUJO EN TRANSICIÓN: Es aquel en el que hay algunas fluctuaciones intermitentes

del fluido en un flujo laminar, aunque no es suficiente para caracterizar un flujo

turbulento.

FLUJO TURBULENTO: Es aquel en el que hay fluctuaciones en el flujo todo el tiempo y

las partículas invaden la trayectoria de las partículas adyacentes, mezclándose y

desplazándose de una manera aleatoria.

Visualización de la trayectoria de un trazador en el interior de un tubo en diferentes

regímenes de flujo.

(a) Laminar

(b) Transición

(c) Turbulento (Fuente: ANSYS, Inc.).

EXPERIMENTO DE REYNOLDS En

1883 Osborne REYNOLDS (1842-

1912)

Realizo un experimento que sirvió para poner

en evidencia las diferencias entre flujo laminar

y flujo turbulento. Este experimento consiste en

inyectar colorante en un líquido que circula

por un largo tubo de sección circular

constante. Para esta geometría ya se ha

obtenido una solución analítica de la

distribución de velocidad y de la relación de

las pérdidas de carga con el caudal

(ecuación de Hagen-Poiseuille). Este

movimiento se caracteriza por ser permanente

y porque las líneas de corriente son paralelas a

las paredes del tubo. Sin embargo, Reynolds

observó que dicho movimiento sólo existe si la

velocidad del flujo es suficientemente

pequeña o el diámetro del tubo es

suficientemente pequeño para un caudal

dado. Bajo estas circunstancias, el colorante

forma una línea de corriente bien definida

cuyo contorno muestra que sólo existe una

pequeña difusión en la dirección radial,

debida al transporte molecular.

Para identificar el régimen de flujo se utiliza el

Número de Reynolds, que es un número

adimensional que relaciona las fuerzas de

inercia con las fuerzas viscosas, de la siguiente

forma:

CARACTERÍSTICAS DE LA TURBULENCIA

MULTIPLICIDAD DE ESCALAS: Se caracteriza por la presencia de varias escalas, desde las más grandes hasta las más pequeñas que son inversamente proporcionales al número de Reynolds.

ES UN FENÓMENO CONTINUO: Las escalas más pequeñas son mayores que la trayectoria libre media entre las moléculas.

ES UN FENÓMENO IRREGULAR: No se puede estimar a partir de ecuaciones deterministas.

DIFUSIÓN: Causa el aumento en la difusión del fluido, es decir, hay un aumento en la tasa de mezcla.

DISIPACIÓN: Es altamente disipativa. Si se quita la fuente de

energía, la turbulencia deja de existir, rápidamente.

TRIDIMENSIONALIDAD : Las fluctuaciones turbulentas son

tridimensionales.

TRANSIENTE: Es un fenómeno que presenta variaciones en el

tiempo.

ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS : La turbulencia se origina

frecuentemente como una inestabilidad de flujos laminares.