Post on 12-Apr-2017
Mecánica de FluidosPropiedad de los fluidos
Dr. Javier Naranjo
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD TORREÓN
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA
Dr. Javier Naranjo FIME-UT-UAdeC
2016
Concepto de fluido La mecánica de fluidos es el estudio de
los fluidos tanto en movimiento como el reposo. Tanto gases como líquidos son considerados como fluidos, y el número de aplicaciones en ingeniería es enorme
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2016
Dr. Javier Naranjo FIME-UT-UAdeC
2016
Fluidos Los fluidos pueden ser de dos clases, gases y
líquidos. La distinción entre estos se define técnicamente hablando sobre los efectos de las fuerzas cohesivas. Un líquido tiene grandes fuerzas cohesivas, tiende a retener un volumen pero tiene forma libre en un campo gravitatorio y su forma es confinada a la geometría. Un gas no tiene volumen definido y siempre ocupa el volumen de confinamiento haciendo una situación de hidrostática.
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Fluido como medio continuo Los fluidos contienen moléculas, ampliamente
espaciado en los gases y más cercanos en lo líquidos. La distancia entre moléculas es más grandes en comparación con el diámetro de las propias moléculas. Entonces la densidad del fluido o masa por unidad de volumen está calculada desde un una masa molecular δm a través de un volumen dado δV y el límite de esta razón cuando el volumen tiende a cero, es la densidad del fluido
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2016
Dr. Javier Naranjo FIME-UT-UAdeC
2016
Propiedades del campo de velocidades Hay dos tipos puntos de vista para el análisis de la
mecánica. La primera es apropiada para el estudio de la mecánica de fluidos y concierne con el campo del flujo y es llamado el método euleriano. En el método euleriano se calcula el campo de presiones p(x,y,z,t) del patrón de flujo, no los cambios de presión p(t) que una partícula experimenta conforme ésta se mueve a través del campo.
El segundo método el cual sigue a una partícula en movimiento a través del flujo y es llamado la descripción lagrangiana. El enfoque lagangiano es mucho más apropiado para la mecánica de sólidos.
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Análisis Lagrangiano
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Análisis Euleriano
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Campo de velocidades
V(x,y,z,t)=iu(x,y,z,t)+jv(x,y,z,t)+kw(x,y,z,t)
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Propiedades termodinámicas de un fluido Tres principales propiedades
la presión (p), la densidad (ρ) y la temperatura (T),
otras cuatro son importantes cuando existe intercambio de trabajo o calor: Energía interna (u), entalpía (h), entropía (s) y calores específicos (Cp y Cv).
Cuando existe fricción y conducción de calor se vuelven importantes las propiedades de transporte: coeficiente de viscosidad (μ) y conductividad térmica (k).
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Viscosidad 𝜏=𝜇 𝛿𝜃𝛿𝑡=𝜇 𝑑𝑢𝑑𝑦
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Variación de la viscosidad con la temperatura La viscosidad
de los gases incrementa con la temperatura. Dos aproximaciones son la ley de potencia y la ley Sutherland
𝜇𝜇0≈ { ( 𝑇𝑇 0 )
𝑛
(𝑇 /𝑇 0 )3 /2 (𝑇0+𝑆 )𝑇 +𝑆
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La viscosidad en lo líquidos decrece con la temperatura y es de forma exponencial
Una buena aproximación empírica es
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Técnicas de análisis de flujo básicas Volumen de control o análisis integral Sistema infinitesimal o análisis
diferencial Estudio experimental o análisis
dimensional
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Leyes fundamentales En todos los casos, el flujo debe satisfacer las tres
leyes básicas de la mecánica más una relación de estado termodinámico y condiciones de frontera asociadas. Conservación de masa (continuidad) Momentum lineal (Segunda ley de Newton) Primera ley de la termodinámica (Conservación de
la energía) Relación de estado (Como ley de gases idelaes) Condiciones de frontera apropiadas en superficies
sólidas, interfaces, entradas y salidas.