Referencia [1]:
Paquetes de software para ingeniería, 24
Mecánica de Fluidos, fundamentos y aplicaciones; Yunus Cengel y Jhon Cimbala – 1a edición.
EES, 25
Chapter 1 Regiones viscosas de flujo en comparación con las no-viscosas, viscosidad, flujos viscosos, región no-viscosas de flujo, 9 Flujo interno en comparación con el externo, flujo en canal abierto, Flujo compresible en comparación con el incompresible, numero adimensional, match, flujo sónico, subsónico, supersónico e hipersónico, 10 Flujo laminar en comparación con el turbulento, flujo de transición, número adimensional de Reynolds, Flujo natural en comparación con el forzado, efecto de termosifón, Flujo estacionario en comparación con el no-estacionario, flujo uniforme, 11 Flujo unidimensional, bidimensional y tridimensional, 12 Flujo totalmente desarrollado, 13 Sistema y Volumen de Control, sistema, los alrededores, la frontera, sistema cerrado y abierto, masa de control, sistema aislado, 14 Importancia de las dimensiones y de las unidades, dimensiones, unidades, dimensiones primarias, dimensiones derivadas, sistema inglés, sistema métrico, 15 Peso específico, 17 Btu, caloría, 18 Técnica para la resolución de problemas, 22
Fluent, exactitud, precisión y dígitos significativos, 26 Error de exactitud, error de precisión, dígitos significativos, 27 Modelado matemático de los problemas de ingeniería, estudio experimental y analítico, 21
1.4 Clasificación de los Flujos de Fluidos: Viscosidad.- propiedad del fluido que cuantifica la resistencia interna entre capas de un flujo de fluido. Esta fuerza es generada por la FUERZA DE COHECIÓN en líquidos y las COLISIONES MOLECULARES en los gases. Estacionario.- indica que no existe cambio en un punto con el tiempo. Lo opuesto es noestacionario, termino más general que se aplica a cualquier flujo que no sea estacionario. En los flujos estacionario, la masa, el volumen y la energía del fluido permanecen constante en dicha región. Uniforme.- indica que no hay cambio con el lugar sobre una región específica. Por ejemplo, velocidad uniforme, hace referencia a la velocidad constante (modulo y dirección) de un cuerpo durante su trayectoria. Transitorio.- es común utilizarlo para fluidos en desarrollo. Los efectos transitorios son aquellos que perduran inicialmente (fenómenos no-estacionarios) por corto tiempo para luego ser reemplazados por flujos estacionarios. Periódico.- flujo no-estacionario el cual oscila en torno a una media estacionaria. Esto es, la variación de la magnitud de las propiedades entre dos superficies de un flujo de fluido se mantiene constante con el tiempo.
Un flujo se caracteriza de la mejor manera mediante la distribución de velocidades -
Un flujo es unidimensional, bidimensional o tridimensional si la velocidad del flujo varía en una, dos o tres direcciones, respectivamente. Este análisis depende de sistema coordenado tomado.
Chapter 2: Propiedades de los fluidos Propiedad, propiedades intensivas o extensivas, propiedades específicas, postulado del estado, propiedades independientes, medio continuo, 36 Teoría del flujo de gas rarificado, Densidad y Gravedad específica, volumen específico, gravedad específica o densidad relativa, peso específico, 37 Densidad de los gases ideales, ecuación de estado, constante universal de los gases, ecuación de estado de los gases ideales, 38 Presión de vapor y Cavitación, temperatura de saturación, presión de saturación, presión de vapor, presión parcial, 39 Burbujas de cavitación, 40 Energía y calores específicos, energía total, energía microscópica, energía interna, energía macroscópica, energía cinética, energía potencial, calor, energía térmica, Btu, Joule, caloría, entalpía, energía de flujo, 41. COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD, módulo de elasticidad de volumen o coeficiente de compresibilidad k, coeficiente de expansión volumétrica, módulo de elasticidad de Young, 42 Golpe de ariete, 43 Compresibilidad isotérmica α, COEFICIENTE DE EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA o expansividad volumétrica β, 44 Fuerza de flotabilidad, 45 VISCOCIDAD, coeficiente de fricción, fuerza de arrastre, 46 Fluido newtoniano, coeficiente de viscosidad o viscosidad dinámica o absoluta, poise, 47 Viscosidad aparente, fluidos dilatantes o espesantes al corte, fluidos seudoplásticos o adelgazantes al corte, plásticos de Bringham, viscosidad cinemática ν, 48
Viscosímetro, 49 TENSIÓN Superficial Y EFECTO DE CAPILARIDAD, 51
Postulado del estado: El estado de un sistema comprensible simple queda por completo especificado por dos propiedades intensivas independientes. Medio continuo: -
La materia es homogénea (no existen impurezas de ningún orden) )y continua (sin agujeros) Esta idealización permite tratar las propiedades como funciones de punto (espacial) y suponer que tales propiedades varían de forma continua en el espacio, sin discontinuidades por salto.
Ecuación de estado: ecuación que relaciona la presión, la temperatura y el volumen específico de una sustancia. Presión de vapor
PV : de una sustancia pura se define como la presión ejercida por su
vapor en equilibrio de fases con su líquido a una temperatura dada. Es idéntica a la presión de saturación por razones lógicas (Cuando una líquido se está evaporando tornándose bifásico, la presión y la temperatura se mantienen constantes.) Presión parcial: se define como la presión de una o vapor en una mezcla con otros gases. Agua líquida y aire atmosférico: En equilibrio de fases, no existen cambios másicos en el tiempo de las sustancias que intervienen, agua pura y aire atmosférico. Para que se de esto, el agua al evaporarse (sin necesidad de alcanzar su temperatura de ebullición a la presión de 1 atm) pasa a formar parte del aire atmosférico y a tomar una presión parcial (el cual va aumentando al ir aumentando la masa del vapor de aire en los alrededores próximos) Burbujas de Cavitación: son formadas por una caída de presión de un flujo de fluido por debajo de la presión de vapor (saturación) a cierta temperatura dada. Cavitación, es debido a que se forman cavidades, las generadas por el vapor de tal líquido. Cavitación: las burbujas de cavitación son desplazadas hacia las regiones de baja presión, provocando ondas de alta presión extremadamente destructivas. Sistema comprensible simple: sistema que carece de efectos como el magnético, el eléctrico y la tensión superficial. Su energía total consta de tres partes, la energía interna, la cinética y la potencial. Coeficiente de comprensibilidad: Define la variación de presión por unidad de variación del volumen relativo de un gas a temperatura constante.
κ=−v
( ∂∂Pv ) =ρ ( ∂∂ Pρ ) [Pa]2.12 T
T
v :volumen específico . P: presión absoluta
ρ :densidad de la sustancia En cantidades finitas:
κ ≅−
ΔP ΔP = 2.13 Δv Δ ρ v ρ
La compresibilidad isotérmica α se define:
( ) ( ) [ Pa1 ] 2.17
1 −1 ∂ v 1 ∂ρ α= = = κ v ∂P T ρ ∂P
T
Coeficiente de expansión volumétrica:
β=
1 ∂v −1 ∂ ρ = v ∂T P ρ ∂ T
( )
( ) 2.18 P
Propiedad que representa la variación de la densidad de un fluido con la temperatura a presión constante. [ β ]=1/K Para Gases ideales:
β gasideal =
1 2.20 T
Si temperatura es pequeña,
β
es grande, entonces se da un mayor cambio
volumétrico respecto a la variación de una unidad de temperatura manteniendo la presión constante. Así, a bajas temperaturas se dan los mayores cambios de volumen por variación de unidad de temperatura. Combinando los efectos de la presión y la temperatura en la variación de volumen o densidad, teniendo v=f(T,P), se da: dv=
( ∂T∂ v ) dT +( ∂∂Pv ) dP= ( βdT −αdT ) v 2.22 P
T
En cantidades finitas: Δv −Δ ρ = =β Δ T−α Δ P 2.23 v ρ Fuerza de arrastre: fuerza que un fluido fluyente ejerce sobre otro cuerpo en la dirección del flujo.
Postulado 1: (47) La razón de deformación de un elemento de fluido equivale al gradiente de velocidad.
dβ ∂ u = 2.27 dt ∂ y Fluido Newtoniano: fluido cuya razón de deformación es proporcional al esfuerzo cortante. Tenemos para estos tipos de fluidos
τ =μ
[ ]
dβ ∂u N =μ 2.29 dt ∂ y m2
μ :Coeficiente de viscocidad .
τ :esfuerzo cortante aplicado sobre un capa de fluido . Resultado 1: (48) La fuerza F, requerida para mover la placa superior de la figura 2.12, a una velocidad constante de V al mismo tiempo que la placa inferior permanezca estacionaria, es:}
F=μA
V ( N ) 2.31 l
A :area de la superfície del fluido en contacto .
l:longitud de la distancia entre placasque contienen al fluido . Tensión superficial:
[
J ] 2 m
-
El trabajo realizado por unidad de incremento en el área superficial del líquido.
-
El trabajo de estiramiento que se necesita para hacer que aumente el área superficial del líquido en una cantidad unitaria.
