TEMA 2 Dinámica de fluidos perfectos

Transcripción

1 TEM Dinámica de fluidos pefectos Física y Mecánica de las Constucciones ETM

2 .. Intoducción TÉCNIC DE NÁLII: : OLUMEN DE CONTROL O NÁLII INTEGRL PRTÍCUL FLUID O NÁLII INTEGRL 3 ETUDIO EXPERIMENTL O NÁLII DIMENIONL.. Intoducción Física y Mecánica de las Constucciones ETM

3 OLUMEN DE CONTROL O NÁLII INTEGRL: - egión finita escogida cuidadosame - popiedad masa, enegía...: balance a tavés de la fontea - método global: no considea detalles del flujo.. Intoducción Física y Mecánica de las Constucciones ETM

4 PRTÍCUL FLUID O NÁLII DIFERENCIL: - ecuaciones difeenciales básicas del fluido - soluciones analíticas exactas: solo paa geometías o condiciones de contono simples.. Intoducción Física y Mecánica de las Constucciones ETM

5 FLUJO IMPLIFICDO: REULTDO DE LOR PRÁCTICO TUBERÍ DE ECCIÓN TRNERL PEQUEÑ: - FLUJO UNIDIMENIONL: Popiedad X, t.. Intoducción Física y Mecánica de las Constucciones ETM

6 .. Ecuación de Reynolds OLÚMENE DE CONTROL: FIJO, MÓILE, DEFORMBLE... OLUMEN DE CONTROL FIJO Y FLUJO UNIDIMENIONL - volumen de contol: poción del conducto - B: popiedad del flujo masa, cantidad de movimio o enegía - : cantidad de B po unidad de masa pequeña.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

7 Cantidad B en el volumen de contol: B C C d POR QUÉ CMBI L PROPIEDD B EN EL FLUIDO CONTENIDO DENTRO DEL OLUMEN DE CONTROL EN CD INTNTE?.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

8 Cantidad B en el volumen de contol: B C C d aiación de B e t, t : aiación de B do del C fues, sumideos: d C.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

9 Flujos de B a tavés del C: d d.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

10 t C d aiación de B en el fluido que ocupa el volumen de contol e t, t : d C sal sal sal.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

11 Con más de una ada y salida en el volumen de contol: C d i sal sal sal i i i.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

12 Flujo no unidimensional o volumen de contol abitaio: C d d ECUCIÓN DE TRNPORTE DE REYNOLD B -masa - cantidad de movimio - enegía.. Ecuación de Reynolds Física y Mecánica de las Constucciones ETM

13 .3. Ecuación de consevación de masa o ecuación de continuidad OLUMEN DE CONTROL: B m C d d 0 C d d Q d FLUJO O CUDL MÁICO.3. Ecuación de consevación de la masa o Física y Mecánica de las Constucciones ETM

14 ECUCIÓN DE CONTINUIDD: Flujo unidimensional C d d d sal salsal C ETCIONRIO: 0 sal sal sal sal sal sal.3. Ecuación de consevación de la masa o Física y Mecánica de las Constucciones ETM

15 ETCIONRIO E INCOMPREIBLE: sal sal sal sal Q v cte v cte Fluidos incompesibles: mayoía de líquidos, gases si su velocidad es meno que 30% la del sonido.3. Ecuación de consevación de la masa o Física y Mecánica de las Constucciones ETM

16 .4. Ecuación de la cantidad de movimio F ma p m d dp F m B m C d d d m d C d.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

17 d m d d C FUERZ QUE CTÚN OBRE EL OLUMEN DE CONTROL: d m i F i i d d - Fuezas de volumen gavitatoias: f gk - Fuezas de supeficie fluidos fontea: f Fi f d F i C i f d.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

18 i F i C d d ECUCIONE ECLRE: i F X i X d X d C i F Y i Y d Y d C i F Z i Z d Z d C.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

19 i F i C d d Ecuación de la cantidad de movimio PLICCIÓN: - cálculo de fuezas ejecidas po el fluido sobe supeficies - ecuación: eacción de la fueza poblema.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

20 EJEMPLO: Fueza causada po el flujo pemane sobe el codo educto olumen de contol y distibución de fuezas uposiciones paa el flujo en el volumen de contol: f d f d d d C - pemane - incompesible - unidimensional.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

21 f d f d d d C Pemane y incompesible: C d d C 0.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

22 f d f d d d C Unidimensional, compones hoizontal y vetical de la fueza: f X d f X d p p cosϕ R X f Y d fy d p senϕ W R Y.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

23 Física y Mecánica de las Constucciones ETM d d t d f d f C 3 Témino de flujo, flujo unidimensional a la ada y salida:, d d d Y X cos cos d X ϕ ϕ.4. Ecuación de la cantidad de movimio

24 Física y Mecánica de las Constucciones ETM d d t d f d f C 3 Témino de flujo, flujo unidimensional a la ada y salida:, d d d Y X sen sen d Y ϕ ϕ.4. Ecuación de la cantidad de movimio

25 EJEMPLO: Fueza causada po el flujo pemane sobe el codo educto F p p cosϕ X R X F p senϕ W Y R Y f d f d d d C X d Y cosϕ d senϕ p p RX cosϕ cosϕ p senϕ W RY sen ϕ.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

26 EJEMPLO: Fueza causada po el flujo pemane sobe el codo educto R X p p cosϕ cosϕ R Y p senϕ W sen ϕ K X p p cosϕ cosϕ K Y p sen W sen ϕ ϕ.4. Ecuación de la cantidad de movimio Física y Mecánica de las Constucciones ETM

27 .5. Ecuación de consevación de la enegía o de Benoulli B E de e C de d d e d e d C Pimea ley de la Temodinámica: de dq dw Enegías específicas: - Enegía cinética e C : e - Enegía potencial P : gz - Enegía intena : u.5. Ecuación de consevación de la enegía o. Física y Mecánica de las Constucciones ETM

28 dq dw C gz u d gz u d W W F W otos dq dw otos C P d C gz u d gz u d.5. Ecuación de consevación de la enegía o. Física y Mecánica de las Constucciones ETM

29 dq dw otos C P d C gz u d gz u d dq dw otos C gz u d gz u P d Integando la expesión a casos de flujos paticulaes Ecuación de consevación de la enegía o. Física y Mecánica de las Constucciones ETM

30 Flujo pemane, incompesible, PERFECTO: dq dw otos C gz u d gz u P d P P gz u gz u dw otos.5. Ecuación de consevación de la enegía o. Física y Mecánica de las Constucciones ETM

31 Física y Mecánica de las Constucciones ETM Flujo pemane, incompesible, PERFECTO: P gz P gz P gz P gz cte P gz cte g P z g ECUCIÓN DE BERNOULLI.5. Ecuación de consevación de la enegía o.

32 plicaciones del teoema de Benoulli: Teoema de Toicelli gz P gz P P P P atm ff : P P gh 0 0 gh gh.5. Ecuación de consevación de la enegía o. Física y Mecánica de las Constucciones ETM

33 plicaciones del teoema de Benoulli: Teoema de Toicelli Q d Q 0, dh dh Tiempo total de vaciado h: t 0 h g 0.5. Ecuación de consevación de la enegía o. Física y Mecánica de las Constucciones ETM