practica 1 mecánica de fluidos usacDescripción completa
Descripción: Historia
Reporte sobre resistencia de materialesDescripción completa
Análisis de perfil de velocidad y gradientes de presión mediante el uso del software ANSYS CFX
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preguntas de empuje y flotabilidad
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Descripción: Ejemplo Reporte fluidos 2 espol
Descripción: Reporte de laboratorio de la materia Mecánica de Fluidos II sobre el Flujo laminar y el Flujo Turbulento.
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Laboratorio de Mecánica de Fluidos I Análisis de perfil de velocidad y gradientes de presión mediante el uso del software ANSYS F! "# Agosto$ "er %&rmino '(")*'("#
De la O Sánchez Frank Erick Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP Escuela Su!erior Polit"cnica del #itoral (ESPO# $uaya%uil & Ecuador 'dees!ol)edu)ec +esumen
En esta !ráctica se *uscó conocer co+o transita un 'luido dentro de una !orción de tu*ería y los e'ectos %ue se !roducen al interior de la +is+a y co+o a'ectan los ca+*ios de dirección y geo+etría geo+etría del reci!iente reci!iente contenedor contenedor del 'lu,o a las concentraciones concentraciones de !resión !resión y de -elocidad -elocidad !ara las secciones internas de 'luencia) Para esto se usó una herra+ienta de so't.are de si+u si+ula lació ciónn a-an a-anza zado do co+o co+o lo es WORKBE WORKBENC NCHH-AN ANSYS SYS,, en donde donde median mediante te la utilidad CFX se pudo realizar una simulai!n de "u#o din$mio para un "u#o m$sio de a%ua on ondiiones de entrada & "uenia 'isosa de(nidas) *ara di+o e#eriio se pudieron apliar 'arios (ltros de 'isualizai!n ue permit permitier ieron on la oser oser'a 'ai!n i!n & poster posterior ior an$lis an$lisis is de propi propieda edades des omo omo la presi!n & el ampo de 'eloidades, siendo ue, omo onlusi!n, se otu'o el onoimiento de ue se produen amios de presi!n en seiones de las tue tuer. r.as as en dond donde e se e/e e/et0 t0an an am amio ios s de dire direi i!n !n,, esto esto es, es, en las las seiones e1ternas e internas de los odos en las tuer.as) 2ientras ue en seio seiones nes inter internas nas de la tuer. tuer.a a se prod produe uen n a.da a.das s de presi presi!n, !n, en las seiones e1ternas se produen aumentos de presi!n, esto es neesario para ue se produza un alane en la sei!n trans'ersal sore el "uido a tra'3s de la tuer.a) ,alabras lave- F#/IDO0 P1ESI230 CF4)
Abstract
In this !ractice .as sought to kno. ho. transits a 'luid in a !i!e !ortion and the e''ects that occur .ithin it and ho. they a''ect the changes o' direction and geo+etry o' the 'lo. container0 to the concentrations o' !ressure and s!eed internal 'lo. sections) For this si+ulation an ad-anced so't.are tool .as used as it is 5O167E3C8&93S:S0 .here CF4 it;s an utility0 .hich allo. us +ake a dyna+ic 'lo. si+ulation 'or a +ass 'lo. o' .ater .ith entry and de'ined -iscous 'lo. conditions) For this e
Introducción
Se deno deno+i +ina na 'lui 'luido do a un ti!o ti!o de +edi +edioo cont contin inuo uo 'or+ 'or+ad adoo !or !or algu alguna na sust sustan anci ciaa entre cuyas +ol"culas sólo hay una 'uerza
de atracción d"*il) 9sí entonces0 un 'lu,o es el estudio del +o-i+iento de un 'luido0 in-olucrando las leyes del +o-i+iento de la
'ísica0 las !ro!iedades del 'luido y características del +edio a+*iente y conducto !or el cual 'luyen) Es *ien sa*ido %ue !ara %ue se !roduzca el +o-i+iento de un 'luido !or un conducto se necesita %ue e esto ade+ás !er+ite desarrollar conce!tos de dise?o a!ro!iados !ara contener a los 'lu,os sin %ue estos a'ecten a las tu*erías de trans!orte) 93S:S CF4 es una herra+ienta de so't.are de alto rendi+iento co+!utacional de diná+ica de 'luidos (CFD !or sus siglas en ingles0 %ue o'rece soluciones 'ia*les y !recisas de 'or+a rá!ida y ro*usta a tra-"s de una a+!lia ga+a de a!licaciones +ulti& 'ísicas y CFD) CF4 es reconocida !or su e
'or+ato) Ste! desde otro so't.are de +odelado @d y !osterior+ente darle las características a+*ientales y de 'luencia necesarias !ara hacer una de*ida si+ulación) Equipos, Instrumentación Procedimiento
y
Para esta !ráctica se utilizó lo siguiente E%ui!oA Co+!utador de escritorio) Progra+aA Solid5orks Progra+aA 93S:S CF4 Es!eci'icaciones de la tu*ería y !lantea+iento del !ro*le+a) •
• • •
•
El es%ue+a de la tu*ería y los -alores y características de la tu*ería y del !ro*le+a se encuentran en 9ne
9hora se a*re 5O167E3C8&93S:S y escoger de entre las herra+ientas la si+ulación CF40 se e
la tu*ería0 a continuación se !resentan una serie de !asos %ue se de*en seguir !ara realizar una si+ulación e
C )Es necesario esta*lecer la sección de entrada y salida de la tu*ería así co+o las 'ronteras de la +is+a) 8a*iendo 'inalizado el ingreso de las condiciones !ara la tu*ería y !ara el 'lu,o se da clic en a!licar y se !rocede con las re!etidas iteraciones %ue hace el !rogra+a0 una -ez 'inalizadas estas iteraciones0 se !ueden -isualizar los resultados !udi"ndose a!licar di-ersos 'iltros de !resión y -elocidad0 tanto !ara las co+!uertas de entrada y salida co+o !ara el cuer!o de la tu*ería) +esultados
#as i+ágenes o'recidas !or el so't.are de si+ulación se encuentran en el 9ne
En la 'igura B se a!recia una distri*ución de -elocidades uni'or+e !ara la cual cada !unto en el ingreso de la tu*ería !resenta -elocidades si+ilares en torno al -alor de )e& +=s0 estos -alores de -elocidad !arecen un !oco !e%ue?os en co+!aración a la !resión de ingreso en la tu*ería0 la cual esta 'i,a en BeG Pa0 las -elocidades dan -alores tal %ue así0 de*ido a la rugosidad interna de la tu*ería0 sin e+*argo haciendo el cálculo de la -elocidad %ue de*ería de tener el agua dentro de la tu*ería !ara el nu+ero de 1eynolds del e
de las -elocidades !ara di'erentes líneas de corriente) En la 'igura -e+os ahora las -elocidades en la su!er'icie interior del tu*o0 se !uede -er %ue en los codos de la tu*ería e
5hite0 F) (B Fluid Mechanics) Gth ed) 8o*oken0 3:A Mc$ra.&8ill0 !!) @J & B0 @@G) Incro!era0 F) (HHH Funda+entals o' heat and +ass trans'er) th ed) MichiganA Prentice&8all0 !!) JH)
ESPO#0 (B $uía de la*oratorio de Mecánica de Fluidos I0 Práctica 9nálisis de !er'il de -elocidad y gradientes de !resión +ediante el uso del so't.are 93S:S CF4) $uaya%uil0 EcuadorA FIMCP)
Ane2os AN3!4 A
Figura 1.- Geometría de la tubería a modelar
Características de la tubería Diámetro del Tubo 789:: mm Relación a/D 8;)<= Rugosidad Absoluta >8:):?9 mm No. De Reynolds Re8@@9::: Presión de Entrada *;8@::::: *a Fluido A%ua a @: • • • • • •
Características del flujo Al ingresar hacer clic en dominio del fluido escoger Fluido continuo y !resión de referencia " atm. #uego en modelos de fluido$ escoger isot%rmico @: ° y modelo de turbulencia &'e. (acer clic en a!licar !ara )alidar nuestros )alores ingresados #uego hacer clic derecho en dominio del fluido y seleccionar *oundary crear en esta sección las fronteras del modelo. Para +nlet se ingresará la !resión estática @::::: y !ara ,utlet el flu-o másico ue es de!endiente del nmero de Reynolds y de las !ro!iedades del fluido a tem!eratura constante. Adicionalmente !ara la !ared se selecciona la condición no desli0able y su!erficie rugosa [8:):?9 . •
• •
93E4O 7
9 continuación se +uestran los resultados arro,ados !or el so't.are de si+ulación0 los resultados son discutidos en la sección de análisis)
Figura 2.-Perfil de velocidad para la entrada de la tubería (Inlet
Figura !.- Perfil de velocidad para la salida de la tubería ("utlet
Figura #.- Perfil de velocidades para el cuerpo de la tubería
Figura $.- %íneas de corriente del flujo dentro de la tubería
Figura &.- Gradiente de presi'n en la entrada de la tubería. (Inlet
Figura .- Gradientes de presi'n en el cuerpo de la tubería.
Figura ).-Gradientes de presi'n en la salida de la tubería.
ANEXO C Calculo del fujo másico 7ado Re8@@9:::, a este 'alor orresponde una 'isosidad t.pia de D8;);:@e- %Gm)s) Se sae ue ℜ=
´ D m A µ
7e donde se despe#a el "u#o m$sio neesario para pro%ramar en ANSYS) ´= m
