anÁlisis de flujos externos

8/6/2019 ANÁLISIS DE FLUJOS EXTERNOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE

TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERIA

MECÁNICA

CURSO : MECANICA DE FLUIDOS II

DOCENTE : ING. LUIS JULCA VERASTEGUI

ALUMNOS : AVILA CORTIJO, DEIVI

CRUZ MENDOZA, SEGUNDO

CICLO : VII

TRUJILLO – PERÚ

2011



ANÁLISIS DE FLUJOS EXTERNOS

FLUJO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN

I. INTRODUCCIÓN :

Cuando un cuerpo se encuentra sumergido en cualquier fluido, liquido o gaseoso, se

generan fuerzas sobre este, que se generan por consecuencia del movimiento

relativo entre el cuerpo y el fluido. Estas fuerzas se llaman resistencia (arrastre) y

sustentación.

La fuerza de resistencia está compuesta por una resistencia de forma o de presión y

por la resistencia de superficie o resistencia de fricción.

La resistencia de forma depende de la geometría del cuerpo. Se calcula como la

suma por integración de todas las componentes de las fuerzas de presión en la

dirección del movimiento que actúan sobre la superficie del cuerpo.

FP=CP.ρ.U2.A2

Siendo: CP coeficiente de presión (valor constante que depende de la geometría del

cuerpo)

A el área proyectada del cuerpo normal al flujo.

Análogamente la resistencia de la fricción del cuerpo es igual a la suma por integración de

las componentes del esfuerzo cortante a lo largo de la superficie en dirección del

movimiento

FD=CD.ρ.U2.A2

Siendo: CD coeficiente de arrastre.

Los coeficientes de resistencia dependen del número de Reynolds para las

velocidades bajas e intermedias, y se hacen independientes de dicho número para

velocidades elevadas.



II. OBJETIVOS :

➢ Determinar la fuerza de arrastre, y los coeficientes de arrastre para diferentes

números de Reynolds.

➢ Graficar la influencia del número de Reynolds sobre el coeficiente de

arrastre.

I. PROCEDIMIENTO:

➢ Hipótesis :

✔Flujo incompresible y permanente.

✔ Flujo plano o bidimensional (sin gravedad).

✔ Cilindro liso.

✔ Sistema adiabático, superficie diatomica.

➢ Datos :✔ ρ=1000kgm3

✔ μ=10-3 Pa.s

✔ ∪=10cms=0.1 ms

✔ L=100 cm=1 m

➢ Ecuaciones a usar :

ReD=ρ.∪.Dμ

CD=FDρ.U2.A2

A=D.L

➢ Cálculos del diámetro del cilindro :

✔ PARA ReD=10



10=1000(0.1)D10-3

D=0.0001m=0.01cm

✔ PARA ReD=100

100=1000(0.1)D10-3

D=0.001m=0.1cm

✔ PARA ReD=1000

1000=1000(0.1)D10-3

D=0.01m=1cm

✔ PARA ReD=10000

10000=1000(0.1)D10-3

D=0.1m=10cm

✔ PARA ReD=100000

100000=1000(0.1)D10-3

D=1m=100cm

➢ Resultados obtenidos en el software :



✔ PARA ReD=10

FD=3.17x10-5 N

✔ PARA ReD=100

FD=0.000104596 N



✔ PARA ReD=1000

FD=0.000642895 N

✔ PARA ReD=10000



FD=0.006148957 N

✔ PARA ReD=100000

FD=0.057052949 N



➢ Calculo del coeficiente de arrastre :

✔ PARA ReD=10

A=0.0001x1

CD=3.17x10-510000.12(0.0001x1)2

CD=0.0634

✔ PARA ReD=100

A=0.001x1

CD=0.00010459610000.12(0.001x1)2

CD=0.0209192

✔ PARA ReD=1000

A=0.01x1

CD=0.00064289510000.12(0.01x1)2

CD=0.0128579

✔ PARA ReD=10000

A=0.11

CD=0.00614895710000.12(0.1x1)2

CD=0.012297914

✔ PARA ReD=100000

A=1x1

CD=0.05705294910000.12(1x1)2

CD=0.01141059



➢ Grafica: ReD vs. CD

I. CONCLUSIONES:

El conocimiento de las fuerzas ejercidas por los fluidos en los movimientos es de

gran importancia en el análisis y diseño de dispositivos tales como aviones, cohetes,

hélices, barcos, bombas, turbinas.

Se pudo ver que cuando el número de Reynolds es bajo el flujo es casi laminar, con

velocidad uniforme y si bien no es un fluido ideal podría tomarse como tal.



Si se aumenta el número de Reynolds aparece una circulación en la parte trasera del

cilindro y se forman vórtices.

Se noto que el coeficiente de arrastre no se modifica al usar otro fluido al ser este un

parámetro adimensional.

II. Bibliografía

➢ Frank M. White 5° Ed. Mecánica de fluidos.

➢ Irving H. Shames 3° Ed. Mecánica de fluidos.

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