INGENIERIA CIVIL EN MECANICA GUIA DE LABORATORIO
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- Francisco José de la Fuente Farías
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1 INGENIERIA CIVIL EN MECANICA GUIA DE LABORATORIO ASIGNATURA MECANICA DE FLUIDOS II CODIGO 9513 NIVEL 3 EXPERIENCIA C9 ESTUDIO DE DESARROLLO DE CAPA LIMITE"
2 OBJETIVO GENERAL UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE Introdcir al estdiante en el conocimiento del fenómeno de capa límite hidrodinámica a fin de comprender la importancia de este fenómeno dentro del conteto de la mecánica de flidos, hidrálica, aerodinámica y transferencia de calor. 1. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.1 Medir el espesor de capa límite laminar y trblenta. 1. Evalar coeficientes de corte y fricción a lo largo de na placa plana. Comparar teoría con eperimentos. 1.3 Con el último perfil de velocidad (PV 5 ) comprebe la veracidad de la forma del perfil de velocidad de la séptima potencia.. INTRODUCCION TEORICA.1 Definición Capa límite: es la zona de n fljo de flido pertrbado por la presencia de na pared sólida. y Corriente libre U Frontera = Lgar geométrico de todos los pntos qe cmplen con /U =.99 U PV =.99 U,
3 . Espesor de Capa Límite Es la distancia qe eiste entre la pared qe gía al fljo y la frontera. y Capa límite laminar Transición Capa límite trblenta Frontera U l l t t, l t = espesor de capa límite laminar. = espesor de capa límite trblenta. = espesor de la sbcapa laminar..3 Número de Reynolds Re U para pared plana Capa límite laminar Re 1 5 Capa límite trblenta Re Capa Límite Laminar Ecaciones de Prandtl v y y 1 P v y
4 La transformada de esta ecación es f 1 ''' '' f f Solción de Blasis P l 4.9 espesor 1/ Re.41.- Coeficiente de Corte.664 U Re 1/.4.- Coeficiente de Fricción c.664 f 1/ Re.5.- Capa Límite Trblenta t.376 espesor 1/ 5 Re.51.- Coeficiente de Corte U.885 U 1/ 5
5 .5.- Coeficiente de Fricción c.577 f 1/ 5 Re Para paredes rgosas eiste n gráfico idéntico al de Moody. C f Trblencia e / L Laminar Re L METODO A SEGUIR - Montar placa plana con tbos de Pitot en el túnel de preba. - Fijar na velocidad U o máima. - Lego posicionar la batería de tbos de Pitot en PV 1, (la mas cercana al borde de ataqe). Los PV son perfiles de velocidades medidos con la batería o conjntos de Pitot. - Se mide: h s = altra estática desde el Pitot lateral. Las altras totales (h) del conjnto de Pitots se miden separadamente. a - Con la fórmla g w h h s se calclan las velocidades pntales. - Se dibjan los perfiles de velocidad (PV 1, PV,..)
6 - Se nen los pntos UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE.99 para determinar la frontera de la capa límite con lo cal qedan, determinados eperimentalmente los espesores l de la capa límite laminar y t correspondiente a la trblenta. VARIABLE A CONSIDERAR Las variables son: = posición de los pntos de estancamiento de los Pitot respecto al borde de ataqe de la placa. h s = altra de presión estática del fljo. h = altra dinámica total en cada rama del Pitot. P a = presión atmosférica. T a = temperatra ambiente. Uo = velocidad del fljo. TEMAS DE INTERROGACION - Definición de capa límite. - Ecaciones de Prandtl y Blasis. - Método de solción de Howarth. - Cálclo con aplicaciones de las fórmlas eplícitas. EQUIPOS E INSTRUMENTOS Se tilizan los sigientes eqipos: - Túnel de viento. - Placa plana para mediciones. - Tbos de Pitot. - Velocímetro. - Barómetro. - Termómetro.
7 LO QUE SE PIDE EN EL INFORME 1. Dibjar los perfiles de velocidad (PV) en n gráfico y.. Encontrar los pntos.99 y trazar la crva respectiva. 3. Verificar las crvas dadas por - Fljo laminar / Re - Fljo trblento.378 1/ 5 Re 4. Calclar y hacer los gráficos respectivos de esferzo de corte y coeficiente de fricción en la pared ambos en fnción de. 5. Observaciones y conclsiones. 6. Referencias bibliográficas. 7. Apéndice qe inclya n ejemplo de cálclo. Bibliografía - Teoría de la Capa Límite, Schlichting. - Teto de mecánica de flidos.
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