CINEMATICA DE FLUIDOS
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MECANICA DE FLUIDOS II
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CINEMATICA DE LOS FLUIDOS
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CAPITULO III
CINEMATICA DE FLUIDOS
3.1. INTRODUCCION:
Es aquella que estudia las formas de movimiento de las partculas fluidas
sin considerar las masas y las fuerzas que actan durante el movimiento.
Para el estudio lo haremos sobre la base del movimiento y el conocimiento
de las magnitudes fsicas, estas pueden ser escalares, vectoriales.
3.2. DEFINICIONES RELATIVAS A LOS FLUIDOS:
a. FLUJO ADIAVATICO:
Es aquel flujo que dentro de los lmites de su contorno no entra ni sale calor.
b. FLUJO LAMINAR:
El flujo se mueve a lo largo de trayectorias lisas en capas o laminas
paralelas.
c. FLUJO TURBULENTO:
El flujo se mueve siguiendo trayectorias muy irregulares.
d. FLUJO PERMANENTE:
Las propiedades del flujo y las condiciones de movimiento no combinan con
el tiempo.
e. FLUJO NO PERMANENTE:
En el campo de velocidades, presin, masa volumtrica y temperatura varan
con el tiempo.
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3.3. EL CAMPO DE VELOCIDADES:
El movimiento de un flujo puede ser descrito por la vector posicin.
El movimiento del fluido tambin lo podemos definir por el conocimiento de
la curva que recorre la partcula fluida.
El vector velocidad ser la rapidez temporal del cambio de su posicin.
La velocidad en coordenadas cartesianas:
La velocidad en coordenadas cilndricas:
La velocidad en coordenadas polares:
3.4. EL CAMPO DE ACELERACIONES:
Es una consecuencia derivada del campo de velocidades.
( )
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(
) (
) (
)(
) (
) (
)
Pero:
Considere el caso de flujo permanente la configuracin de las lneas de
corriente es fija en el tiempo.
3.5 CAMPO ROTACIONAL:
Es otro campo derivado de la velocidad as como el de aceleraciones y evala
la rotacin local de una partcula fluida que se define matemticamente por el
producto vectorial del operador nabla por el vector velocidad.
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[
]
Cuyo desarrollo es:
(
) (
) (
)
3.6 LINEA DE CORRIENTE:
Es una curva que es tangente en cada uno de sus puntos en el vector
velocidad en el interior de un campo de flujo.
Se puede expresar por el producto vectorial:
| | | |
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Entonces:
Resolviendo el producto vectorial queda:
|
|
Resolviendo queda:
Ordenando queda
3.7 FLUJO POTENCIAL PLANO:
El caso ms sencillo es el bidimensional, esto es, cuando el movimiento de
un fluido se produce paralelamente
Al ser flujo potencial la velocidad est determinada por el potencial
.
El flujo puede ser descrita por 2 familias de curvas:
Las lneas de corriente y las lneas equipotenciales, estas curvas se cortan
ortogonalmente.
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FIG MALLA DE CORRIENTE
En la figura anterior el elemento de arco ds de las lneas equipotenciales se puede
definir:
(
) (
)
De donde obtenemos
(
)
Los componentes de la velocidad estn dados en coordenadas cartesianas
