Introduccion A Mecánica De Fluidos

Cuando un sólido y un fluido se encuentran en contacto, y existe un movimiento relativo entre ambos, ya sea por el flujo de un fluido u otra característica, se generan fuerzas que dependen de dichas velocidades relativas, se puede clasificar estas fuerzas en dos tipos: la fuerza de arrastre o fricción de fluido es la fricción entre un objeto sólido y el fluido (un líquido o gas) por el que se mueve. Para un sólido que se mueve por un fluido o gas, el arrastre es la suma de todas las fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas en la dirección del flujo del fluido externo. Por tanto, actúa opuestamente al movimiento del objeto, y en un vehículo motorizado esto se resuelve con el empuje, esta última es la otra fuerza causante por la velocidad relativa la fuerza de empuje: Todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta una fuerza vertical ascendente de magnitud igual al peso del fluido desalojado. Esta fuerza es debida a la diferencia de presión debida a la profundidad a la que está sumergido el cuerpo, y es conocida como fuerza de empuje ascensional, la cual puede calcularse mediante la siguiente expresión:

Donde A es la velocidad no perturbada del cilindro, ρ es la densidad del fluido, A el área del cuerpo proyectada sobre un plano perpendicular a la corriente Y CD es el coeficiente adimensional de empuje el cual depende de la geometría y del numero de Reynolds.

En un flujo ideal se puede deducir una forma analítica para la distribución de presiones en un sólido sometido a una corriente libre, para esto la forma adimensional de la ecuación de Bernoulli la cual es una relación aproximada entre la presión, la velocidad y la elevación, valida en flujos estacionarios e incompresibles en donde las fuerzas netas de fricción son despreciables, y siendo h0 y v0, la altura piezometrica y la velocidad respectivamente queda:

Donde v representa el valor de la velocidad puntual tangente al contorno en un punto del mismo:

Donde β es el ángulo que forma la horizontal con la línea que une el punto con el centro de curvatura del cilindro, ahora bien si se combinan las últimas dos ecuaciones se puede obtener la siguiente relación:

Donde CP es el coeficiente piezometrico, el cual indica que la distribución ideal de alturas piezométricas en líquidos (o de presiones en gases) es simétrica tanto al eje vertical como al horizontal.

La capa límite o capa fronteriza de un fluido es la capa del mismo que se ve perturbada por la presencia de un sólido al que contiene o con el que está en contacto, esta también se entiende como aquella en la que la velocidad del fluido respecto

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