Date post: | 24-Jul-2015 |
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FLUJOS EXTERNOS
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CAPA LIMITE VISCOSA
CAPA LIMITE
• Generalidades de capa límite• Número de Reynolds• Capa límite turbulenta• Espesores de desplazamiento y de
cantidad de movimiento• El esfuerzo en la pared• Ecuaciones de capa límite• Capa límite sobre placa plana• Capa límite en gradiente de presión• Gradiente adverso –
desprendimiento• Formación de la estela• Succión de capa límite
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CAPA LIMITE VISCOSA. GENERALIDADES
• AUNQUE LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO SEA MUY PEQUEÑA (FLUIDO MUY IDEAL)SUS EFECTOS SON MUY IMPORTANTES
• IMPONE CONDICION DE NO RESBALAMIENTO EN LAS PAREDES MATERIALES
• GENERA UN GRADIENTE DE VELOCIDADES CERCANO A LA PARED O CAPA LIMITE
• LA CAPA LIMITE ES RESPONSABLE DE ROZAMIENTO Y PERDIDAS
• ES RESPONSABLE DE LA GENERACION DE TURBULENCIA
• EVENTUALMENTE (CASI SIEMPRE) SE DESPRENDE INCREMENTANDO LAS PERDIDAS Y EN MUCHAS OCASIONES ARRUINANDO EL FLUJO
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CAPA LIMITE VISCOSA. NUMERO DE REYNOLDS
• NUMERO DE REYNOLDS: RELACION ENTRE FUERZAS DE INERCIA Y FUERZAS VISCOSAS
• FLUJO LAMINAR
• FLUJO TURBULENTO
• LA C.L. LAMINAR ES ESTRECHA
• LA C.L. TURBULENTA ES MAS ANCHA Y CRECE MAS RAPIDAMENTE
uLVLV RefRefRe
54 1010 Re
510Re
2/1Re
5
xx
5/1Re
4.0
xx
5
CAPA LIMITE VISCOSA. ESFUERZO EN LA PARED
0
y
xy yu
CAPA LAMINAR
V
w
Vxux
x
5Re5
2/1
2/12
Re1
xxy V
V
2/12 Re1
21 x
xyf Vc
6
CAPA LIMITE VISCOSA. ESPESORES
dyVyuy
y
0
)(1*
ESPESOR DE DESPLAZAMIENTO
dyVyu
Vuy
y
0
)(1
ESPESOR DE DESPLAZAMIENTO LIGADO AL ARRASTRE
LbVLD 2
Lx
x xy dxLD0
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CAPA LIMITE VISCOSA. ECUACIONES DE CAPA LIMITE
ECUACIONES C.L. LAMINAR
CONDICIONES DE CONTORNO
8
CAPA LIMITE VISCOSA. LA PLACA PLANA
(SIN GRADIENTE DE PRESION)SOLUCION DE SEMEJANZA DE BLASIUS
y
fVvx fVu ffxV
v 21
02
1 fff f
21
5/xRex
21
6640/x
f Re
.c
SE PUEDE CALCULAR EXPLICITAMENTE*
21
721/x
*
Re
.
x
3440.
*
U
v
U
vlim
dx
d e*
U ev
REPRESENTA EL CUERPO FICTICIO*
FACTOR DE FORMA 592.*
EXISTEN SOLUCIONES DE SEMEJANZA CON GRADIENTE DE PRESION (FALKNER-SCAN)
9
CAPA LIMITE VISCOSA. ECUACION INTEGRAL
SE OBTIENE DE PROMEDIAR A TRAVES DE LA CAPA LA ECUACION DEL MOVIMIENTO
y
fVu
HA DE SUPONERSE UNA FUNCION DE FORMA DE LA CAPA
xydxdV
VVdxd
1*2
* ECUACION DIFERENCIAL
ORDINARIA PARA
SOLO TIENE UTILIDAD PARA CAPAS LAMINARES.VARIOS METODOS (POLHAUSEN, ROSENHEAD …)
PERMITE CALCULAR CON GRADIENTE DE PRESION CUALQUIERA (HASTA SEPARACION)
10
CAPA LIMITE VISCOSA. FLUJO TURBULENTO
LA DIFICULTAD ETRIBA EN OBTENER EL ESFUERZO EN LA PAREDEN FUNCION DEL FLUJO PROMEDIO
yuy
u
u
xyu
LEY LOGARITMICA (95% DEL PERFIL)
54101
B.kByu
lnku
u
VELOCIDAD DE FRICCION
LEY EMPIRICA QUE TIENE CARACTER UNIVERSAL
SUBCAPA LAMINAR HASTA y+ ~50
u
u
ylog
10 1000 410
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CAPA LIMITE VISCOSA. GRADIENTE ADVERSO
DE LA ECUACION DE MOVIMIENTO DE C.L. PARTICULARIZADA EN LA PARED SE OBTIENE
0
2
21
yyV
dxdP
U
u
y
0u
0u
0u0u
0u
12
CAPA LIMITE VISCOSA. DESPRENDIMIENTO
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CAPA LIMITE VISCOSA. DESPRENDIMIENTO
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CAPA LIMITE VISCOSA. ESTELA
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CAPA LIMITE VISCOSA. ESTELA
C.L. LAMINAR C.L. TURBULENTA
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CAPA LIMITE VISCOSA. RESISTENCIA DE FORMA
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CAPA LIMITE VISCOSA. RESISTENCIA DE FORMA
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CAPA LIMITE VISCOSA. SUCCION DE C.L.