Cuestionario mecánica de fluidos
iluisgResumen23 de Agosto de 2021
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Carrera de Ingeniería en Electromecánica
MECÁNICA DE FLUIDOS
Unidad 3
CUESTIONARIO
Autor:
Luis Gallardo
Docente:
Ing. Alex Cevallos
NRC: 3045
UNIDAD III: DINÁMICA DE LOS FLUIDOS. PARTE II
Turbomáquinas
- ¿Qué son las Turbomáquinas?
El análisis dimensional tiene como objetivo examinar las unidades que componen una magnitud física. En el Sistema Internacional de Unidades (SI) hay siete magnitudes básicas y otras derivadas.
Flujo irrotacional incompresible
Relaciona magnitudes físicas que deben cumplir que éstas sean coherentes, es decir, que en ambos miembros de la ecuación aparezcan las mismas dimensiones.
La velocidad es un cociente entre una distancia y el tiempo que se emplea en recorrerla. La velocidad con la que se mueve un objeto que está bajo la acción de una aceleración es:
𝑣 = 𝑣𝑜 + 𝑎𝑡
- ¿Cuál es la clasificación de las Turbomáquinas?
Número de Biot (Bi)
Es un número adimensional utilizado en cálculos de transmisión de calor.
Número de Eckert (Ec)
Es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos y en el estudio de la transferencia de calor por convección.
Número de Fourier (Fo)
Es un número adimensional que caracteriza la conducción de calor. Conceptualmente es la relación entre la velocidad de la conducción de calor y la velocidad del almacenamiento de energía.
Número de Gay-Lussac
Es un número adimensional que se utiliza en las operaciones de transferencia de calor.
Número de Grashof (Gr)
Es un número adimensional en mecánica de fluidos que es proporcional al cociente entre las fuerzas de flotación y las fuerzas viscosas que actúan en un fluido.
Número de Kossovich
Es un número adimensional usado en la transferencia de calor durante la evaporación del disolvente de un cuerpo húmedo.
Número de Lewis (Le)
Es un número adimensional definido como el cociente entre la difusividad térmica y la difusividad másica.
Número de Marangoni (Mg)
Es un número adimensional llamado así en honor al científico italiano Carlo Marangoni.
Número de Jakob
Es un número adimensional utilizado en fenómeno de transferencia para estudiar la transferencia térmica durante un cambio de fase de líquido-gas.
Número de Rayleigh (Ra)
Es un número adimensional asociado con la transferencia de calor en el interior del fluido.
Flujo viscoso incompresible
¿ Qué es la carga de aspiración neta positiva necesaria (NPSHnecesaria)?
Ecuación de la conservación de la energía:
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Ecuación de la conservación de la cantidad de movimiento:
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Ecuación de continuidad:
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Cómo se realiza la deducción de la ecuación de Navier-Stokes para flujo isotérmico incompresible.
Tensor de esfuerzo viscoso para un fluido newtoniano incompresible con propiedades constantes:
𝑟𝑖𝑗 = 2𝜇𝜀𝑖𝑗
La ecuación muestra que el esfuerzo es linealmente proporcional a la deformación. En coordenadas cartesianas:
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En coordenadas cartesianas, el tensor de esfuerzo de la ecuación se convierte por lo tanto en:[pic 6]
Ahora se sustituye la ecuación en las tres componentes cartesianas de la ecuación de Cauchy. Componente x.
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De manera similar se escriben las componentes y y z de la ecuación de cantidad de movimiento como:
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Describa las ecuaciones de continuidad y de Navier-Stokes en coordenadas cartesianas.
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- Describa las ecuaciones de continuidad y de Navier-Stokes en coordenadas cilíndricas
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- Mapa conceptual sobre fluidos newtonianos y fluidos no newtonianos.
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Fluido
newtoniano
Cuando un fluido está sujeto a un esfuerzo de corte, el fluido continuamente cambia de forma (deformación).
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La razón de deformación es proporcional al esfuerzo de corte aplicado y la constante de proporcionalidad se llama viscosidad
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Fluido no newtoniano
La mayoría de los fluidos comunes (agua, aceite, gasolina, aire, la mayoría de los gases y vapores) sin partículas o moléculas grandes en suspensión, son newtonianos.
Es el que se deforma a una razón que no es linealmente proporcional al esfuerzo que provoca la deformación.[pic 16]
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Los fluidos no-newtonianos se pueden etiquetar como los de adelgazamiento por corte , los de engrosamiento por corte y viscoelásticos.[pic 18]
Las suspensiones y los líquidos con moléculas de cadena larga generalmente son no-newtonianos.
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Flujo incompresible no viscoso
- Explique la ecuación de Euler
Si las fuerzas netas viscosas son muy pequeñas en comparación con las fuerzas inerciales y/o de presión, el último término en el lado derecho de la Ecuación de Navier-Stokes adimensional: es despreciable. En estas regiones, la ecuación de Navier-Stokes pierde su término viscoso y se reduce a la ecuación de Euler
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La ecuación de Euler simplemente es la ecuación de Navier-Stokes con la eliminación del término viscoso; es una aproximación de la ecuación de Navier-Stokes.
Explique la ecuación de Bernoulli.
La ecuación de Bernoulli, se puede considerar como una apropiada declaración del principio de la conservación de la energía, para el flujo de fluidos. En el flujo de alta velocidad a través de un estrechamiento, se debe incrementar la energía cinética, a expensas de la energía de presión.
¿Qué es significativo en torno a las curvas de la función de corriente constante?
El caudal que pasa entre dos líneas de corriente es igual a la diferencia del valor de la función de corriente asociada además las líneas de corriente y las equipotenciales se intersectan formando un ángulo recto.
Explique. ¿Por qué la función de corriente es útil en mecánica de fluidos?
La función de corriente es útil para realizar una descripción de la trayectoria que tiene la partícula de fluido en un instante de tiempo cualquiera.
¿Qué restricciones o condiciones se imponen sobre la función de corriente de modo que por definición satisfaga exactamente la ecuación de continuidad de flujo bidimensional incompresible? ¿Por qué son necesarias estas restricciones?
Las restricciones que se imponen sobre la función de corriente son:
∇ ∗ 𝑉 = 0
𝛿𝑉𝑥
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𝛿𝑥
𝛿𝑉𝑦
+ = 0[pic 22]
𝛿𝑦
- 2 ∗ 𝑣 = 0
Las líneas de corriente son los puntos o líneas del flujo para los cuales la función de corriente es constante 𝛿𝜑 = 0 .
Considere flujo bidimensional en el plano xy. ¿Cuál es la significancia de la diferencia en valor de la función de corriente de una línea de corriente a otra?
La significancia que tiene la función de corriente 𝜑 con las líneas de corriente es que hay que identificar la dirección que tienen estas líneas de corriente como, por ejemplo:
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