flujo turbulento - mec. de mantenimiento...
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FLUJO TURBULENTO
INTEGRANTE : Esmeralda Zela Manya
INSTRUCTOR: Luis Gomez Quispe
DEFINICIÓN
En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente
turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma
caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y
las trayectorias de las partículas se encuentran formando
pequeños remolinos periódico.
CLASIFICACIÓN
FLUJO LAMINAR: Aquel en el que las partículas se desplazan en capas paralelas, o
láminas, sin invadir el camino de las otras partículas.
FLUJO EN TRANSICIÓN: Es aquel en el que hay algunas fluctuaciones intermitentes
del fluido en un flujo laminar, aunque no es suficiente para caracterizar un flujo
turbulento.
FLUJO TURBULENTO: Es aquel en el que hay fluctuaciones en el flujo todo el tiempo y
las partículas invaden la trayectoria de las partículas adyacentes, mezclándose y
desplazándose de una manera aleatoria.
Visualización de la trayectoria de un trazador en el interior de un tubo en diferentes
regímenes de flujo.
(a) Laminar
(b) Transición
(c) Turbulento (Fuente: ANSYS, Inc.).
EXPERIMENTO DE REYNOLDS En
1883 Osborne REYNOLDS (1842-
1912)
Realizo un experimento que sirvió para poner
en evidencia las diferencias entre flujo laminar
y flujo turbulento. Este experimento consiste en
inyectar colorante en un líquido que circula
por un largo tubo de sección circular
constante. Para esta geometría ya se ha
obtenido una solución analítica de la
distribución de velocidad y de la relación de
las pérdidas de carga con el caudal
(ecuación de Hagen-Poiseuille). Este
movimiento se caracteriza por ser permanente
y porque las líneas de corriente son paralelas a
las paredes del tubo. Sin embargo, Reynolds
observó que dicho movimiento sólo existe si la
velocidad del flujo es suficientemente
pequeña o el diámetro del tubo es
suficientemente pequeño para un caudal
dado. Bajo estas circunstancias, el colorante
forma una línea de corriente bien definida
cuyo contorno muestra que sólo existe una
pequeña difusión en la dirección radial,
debida al transporte molecular.
Para identificar el régimen de flujo se utiliza el
Número de Reynolds, que es un número
adimensional que relaciona las fuerzas de
inercia con las fuerzas viscosas, de la siguiente
forma:
CARACTERÍSTICAS DE LA TURBULENCIA
MULTIPLICIDAD DE ESCALAS: Se caracteriza por la presencia de varias escalas, desde las más grandes hasta las más pequeñas que son inversamente proporcionales al número de Reynolds.
ES UN FENÓMENO CONTINUO: Las escalas más pequeñas son mayores que la trayectoria libre media entre las moléculas.
ES UN FENÓMENO IRREGULAR: No se puede estimar a partir de ecuaciones deterministas.
DIFUSIÓN: Causa el aumento en la difusión del fluido, es decir, hay un aumento en la tasa de mezcla.
DISIPACIÓN: Es altamente disipativa. Si se quita la fuente de
energía, la turbulencia deja de existir, rápidamente.
TRIDIMENSIONALIDAD : Las fluctuaciones turbulentas son
tridimensionales.
TRANSIENTE: Es un fenómeno que presenta variaciones en el
tiempo.
ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS : La turbulencia se origina
frecuentemente como una inestabilidad de flujos laminares.
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