CINEMÁTICA DE FLUIDOS

CINEMÁTICA DE FLUIDOS

1. La cinemática de fluidos trata la descripción del movimiento de los fluidos sin necesariamente considerar las fuerzas y movimientos que lo causan.

   • Métodos para describir el movimiento de un fluido
     • Método de Lagrange (Matemático francés J. L. De Lagrange, 1736-1813)
       • Identifica cada partícula determinada de fluido y describe lo que le sucede a lo largo del tiempo.
         • Trayectoria
           • La trayectoria de una partícula de fluido esta dada por el vector r(t)
             • r(t) = x(t)i + y(t)j + z(t)k
           • Trayectoria y velocidad de una partícula de fluido
         • Velocidad
           • La velocidad del fluido se obtiene al derivar la ecuaci´on de la trayectoria
     • Método Euler (Matemático suizo L. Euler, 1707-1783)
       • Fija su atención sobre un punto particular (o región) en el espacio y describe lo que sucede en ese punto (o dentro y en las fronteras de la región) a lo largo del tiempo.

2. Vorticidad

   • Es una medida de la rotacion local del fluido
     • La vorticidad se define como el rotacional del vector velocidad, o: ω = ∇ × V

3. Clasificación de Flujos

   • Flujo real
     • Es aquel en que para un pequeño esfuerzo cortante, la partícula fluida ofrece una resistencia al movimiento, o sea que hay manifestación de la viscosidad.
   • Fuljo ideal
     • Es el flujo cuya viscosidad es nula; o sea que el fluido carece de rozamiento.
   • Flujo adiabático
     • Es aquel flujo en el que dentro de los límites de su contorno no entra, ni sale calor.
   • Flujo laminar
     • Es aquel flujo donde las partículas del fluido se mueven a lo largo de trayectorias lisas en capas o láminas paralelas, deslizándose una capa sobre otra adyacente.
   • Flujo turbulento
     • Es aquel en que las partículas del fluido se mueven siguiendo trayectorias muy irregulares, originando un intercambio de cantidad de movimiento de una porción del fluido a otra.
   • Flujo transicional de laminar a turbulento
     • Es el flujo comprendido entre el flujo laminar y turbulento, realmente es el paso de flujo laminar a flujo turbulento.
   • Flujo permanente o estacionario
     • Es aquel flujo en que las propiedades del fluido y las condiciones de movimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo.
   • Flujo no permanente
     • Son flujos en el campo de velocidades, presión, masa volumétrica, y temperatura varían con el tiempo.
   • Flujo uniforme
     • Es aquel en que todas las secciones rectas paralelas del conducto son idénticas y la velocidad media en cada sección recta es la misma en un instante dado.
   • Flujo variable
     • Es aquel flujo en que las secciones rectas del contorno son diferentes y la velocidad media varía en cada sección recta
   • Flujo Unidimensional
     • Es aquel que desprecia las variaciones o cambios de velocidad, presión, etc., transversales a la dirección principal del flujo.
   • Flujo Bidimensional
     • Este flujo supone que todas las partículas siguen trayectorias idénticas en planos paralelos; por consiguiente, no hay cambios en el flujo normal a dichos planos.
   • Flujos de revolución
     • Son enteramente definidos por el estudio de un semi-plano meridiano limitado en un eje "o".

4. Flujo Volumetrico

   • También caudal o gasto. Volumen de fluido entrante o saliente que atraviesa una sección dada por unidad de tiempo

5. Flujo Masico

   • Masa de fluido entrante o saliente que atraviesa una sección dada por unidad de tiempo.

6. Flujo Potencial

   • Debe su nombre a que se puede definir una función potencial φ mediante la cual se puede representar el campo de velocidades. Posee la propiedad de que la vorticidad es cero.
     • V= ∇φ

7. Teorema de Transporte de Reynolds

8. Corriente

   • Linea de Corrienre
     • son líneas imaginarias dibujadas a través de un fluido en movimiento y que indican la dirección de éste en los diversos puntos del flujo de fluidos.
     • Una línea de corriente es una curva que, en todas partes, es tangente al vector velocidad local instantáneo.
     • son los puntos o líneas del flujo para los cuales la función de corriente es constante (dΨ=0)
       • Funcion de Corriente (Ψ)
         • Es un dispositivo matemático que relaciona líneas de corriente y velocidades en un flujo.Dado que se deben cumplir las condiciones de irrotacional e incompresible , entonces se puede definir una función “Ψ” tal que satisfaga la ecuación de continuidad
   • Tubo de Corriente
     • son superficies cerradas (en forma de tubo) formadas por líneas de corriente en sus bordes. Podemos definirlos también como la parte de un flujo delimitada por líneas de corriente. En un tubo de corriente con un fluido ideal, se conserva la masa, la cantidad de movimiento y la energía.

9. Ecuacion de Navier-Stokes

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