Física de Fluidos. (coordinador, toería, proyectos)

Transcripción

1 Física de Fluidos Nicolás Agraït (coordinador, toería, proyectos) despacho: mod 3, 610 tutorías: contactar por o en clase WebPage: José Vicente Álvarez (Problemas)

2 Estructura del Curso Introducción 1 día Unidad 1 TEORÍA: 6 días Taller de PROBLEMAS: 11 días DISCUSIÓN: 4 días (19,20,21,24 febrero) asistencia obligatoria CONTROL: 1 día (25 febrero) asistencia obligatoria Unidad 2 TEORÍA: 6 días Taller de PROBLEMAS: 11 días DISCUSIÓN: 4 días (27,31 marzo, 1,2 abril) asistencia obligatoria CONTROL: 1 día (3 de abril) asistencia obligatoria Proyectos Tutorías de PROYECTO: 4 días PRESENTACIONES del proyecto: 7 días (22,23,24,25,28,29,30 abril) asistencia obligatoria

3 Actividades del Curso EQUIPOS TEORÍA Equipos de 3 alumnos: Taller de problemas, discusión y proyectos Clases de teoría (clase magistral). Formato concentrado. Taller de PROBLEMAS -- Resolución en equipo de los problemas propuestos. -- Entrega individual de los problemas. -- No se corrigen. DISCUSIÓN -- Preguntas orales en equipo sobre los problemas elegidos. -- Detalles de la resolución, sentido físico, variaciones. CONTROL PROYECTO Examen individual (1 hora) con preguntas teóricas y problemas breves Trabajo experimental en equipo a realiza en casa -- MEMORIA del proyecto: individual -- PRESENTACIÓN: en equipo, en clase.

4 Evaluación del Curso E = entrega de de problemas, individual (1, factor) D = discusión de problemas, equipo (20%), cada unidad 1 punto C = control, individual (40%), cada unidad 2 puntos. M = memoria, individual (20%), 2 puntos. P = presentación, equipo (20%), 2 puntos. Nota Final = E 1 *D 1 + C 1 + E 2 *D 2 + C 2 + M + P

5 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

6 Física de Fluidos UNIDAD 2 Alas. Flujo no viscoso. Potencial de velocidades y función de corriente. Alas. Capa límite y separación. Flujos muy viscosos. Fuerzas superficiales. Bajo número de Reynolds. Flujo muy viscoso alrededor de una esfera. Rozamiento viscoso. Convección. Flujos térmicos. Ecuaciones de la convección. Convección forzada y libre. Aplicaciones en meteorología, geofísica y astrofísica.

7 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

8 Fluido Newtoniano: fluido normal (agua, aire, aceite, miel) Fluido ideal: fluido sin viscosidad Viscosidad: viscosidad baja: agua viscosidad alta: miel

9 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

10 Campo escalar: Temperatura

11 Campo escalar: Temperatura

12 Campo escalar: Presión

13 Campo vectorial: Velocidad del viento

14 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

15 Ecuación de continuidad = conservación de la masa Fluido ideal = fluido sin viscosidad Ecuación del movimiento Aceleración = Suma de fuerzas/masa

16 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

17 Flujos en fluidos en rotación turbomáquinas huracanes

18 Vientos globales promedio

19 Vientos globales promedio

20 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

21 Vientos geostrófico

22 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

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29 Olas: Efecto del fondo

30 Avión supersónico = pato = supernova = fregadero?

31 Física de Fluidos UNIDAD 1 Fluidos newtonianos. Descripción del fluido: campos vectoriales y escalares. Ecuación de continuidad. Ecuaciones del movimiento para un fluido ideal. Vorticidad y circulación. Las ecuaciones del flujo viscoso. Flujos viscosos simples. Convección y difusión de la vorticidad. La capa límite. Fluidos en rotación. Flujos en fluidos en rotación. Teorema de Taylor-Proudman. Flujo geostrófico. Ondas y olas. Olas gravitatorias en aguas profundas. Efectos de tensión superficial: ondas capilares. Olas en aguas someras. Ondas sonoras. Ondas de choque.

32 Ondas de Choque

33 Física de Fluidos UNIDAD 2 Alas. Flujo no viscoso. Potencial de velocidades y función de corriente. Alas. Capa límite y separación. Flujos muy viscosos. Fuerzas superficiales. Bajo número de Reynolds. Flujo muy viscoso alrededor de una esfera. Rozamiento viscoso. Convección. Flujos térmicos. Ecuaciones de la convección. Convección forzada y libre. Aplicaciones en meteorología, geofísica y astrofísica.

34 Física de Fluidos UNIDAD 2 Alas. Flujo no viscoso. Potencial de velocidades y función de corriente. Alas. Capa límite y separación. Flujos muy viscosos. Fuerzas superficiales. Bajo número de Reynolds. Flujo muy viscoso alrededor de una esfera. Rozamiento viscoso. Convección. Flujos térmicos. Ecuaciones de la convección. Convección forzada y libre. Aplicaciones en meteorología, geofísica y astrofísica.

35 Por qué vuela un avión? Fuerza de sustentación

36 Por qué vuela un avión? Fuerza de sustentación

37 Por qué vuela un barco? Fuerza de sustentación

38 Por qué vuela un barco? Fuerza de sustentación

39 Física de Fluidos UNIDAD 2 Alas. Flujo no viscoso. Potencial de velocidades y función de corriente. Alas. Capa límite y separación. Flujos muy viscosos. Fuerzas superficiales. Bajo número de Reynolds. Flujo muy viscoso alrededor de una esfera. Rozamiento viscoso. Convección. Flujos térmicos. Ecuaciones de la convección. Convección forzada y libre. Aplicaciones en meteorología, geofísica y astrofísica.

40 Flujo viscoso alrededor de una esfera Flujo muy viscoso entre dos placas de vidrio

41 Física de Fluidos UNIDAD 2 Alas. Flujo no viscoso. Potencial de velocidades y función de corriente. Alas. Capa límite y separación. Flujos muy viscosos. Fuerzas superficiales. Bajo número de Reynolds. Flujo muy viscoso alrededor de una esfera. Rozamiento viscoso. Convección. Flujos térmicos. Ecuaciones de la convección. Convección forzada y libre. Aplicaciones en meteorología, geofísica y astrofísica.

42 Convección forzada: refrigeración, procesos industriales

43 Física de Fluidos UNIDAD 2 Alas. Flujo no viscoso. Potencial de velocidades y función de corriente. Alas. Capa límite y separación. Flujos muy viscosos. Fuerzas superficiales. Bajo número de Reynolds. Flujo muy viscoso alrededor de una esfera. Rozamiento viscoso. Convección. Flujos térmicos. Ecuaciones de la convección. Convección forzada y libre. Aplicaciones en meteorología, geofísica y astrofísica.

44 Convección libre

45 Convección libre Meteorología: nubes Clima: circulación global

46 Convección libre: Geofísica

47 Convección libre: Astrofísica