67.18. Mecánica de los Fluídos B

UNIDAD 1 : GENERALIDADES Definición de fluidos. Características de los fluidos. Hipótesis de continuidad. Partícula fluida. Punto material. Tensiones actuantes sobre un elemento fluido. Estado de tensiones. Ecuación de estado. Axioma del estado local. Propiedades físicas de los fluidos: Densidad. Coeficiente de compresibilidad. Viscosidad. Presión de vapor. Tensión superficial. Condiciones en la frontera de separación de dos medios. Ley de Laplace. Leyes de capilaridad. Cavitación. UNIDAD 2 : ESTATICA DE LOS FLUIDOS. Tensor de Tensiones. Propiedades. Tensiones principales. Tensor de Tensiones de un fluido en reposo Ecuación de la hidrostática. Manómetros. Fuerza sobre una superficie sumergida, momento y centro de presión. Fuerzas en un cuerpo en flotación,estabilidad. Masas fluidas sometidas a aceleraciones uniformes. UNIDAD 3: CINEMATICA DE FLUIDOS Descripción Lagrangeana,-Descripción Euleriana-Trayectorias-Líneas de Corriente-Líneas de Emisión-Función Corriente-Función Potencial de Velocidades-Propiedades de la función corriente y de la función Potencial-Casos Simples de Flujo Potencial: Soluciones con formas polinómicas: Movimiento uniforme-Punto de estancamiento-Soluciones singulares o fundamentales:-Fuente esférica y sumidero-doblete- Singularidades Planas:- Fuentes y sumideros planos-Vórtices-Línea de Vórtices-Capa de Vórtices- Diferenciación con respecto al tiempo-Derivada material-Diferenciación de magnitudes escalares y vectoriales.-Significación física de la derivada material para un fluido-Análisis del movimiento relativo cerca de un punto: Dilatación, Rotación, Deformación-Teorema fundamental de la cinemática-Tensor de deformaciones-Tensor de rotaciones o de spin-Interpretaciones físicas-Relaciones constitutivas UNIDAD 4. LEYES FUNDAMENTALES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS Superficie de Control y superficie material-Volúmen de Control y volúmen material-Caudal másico-Caudal volumétrico-Flujo convectivo de una variable intensiva-Relación entre el volúmen material y el volúmen de control-Tasa de Expansión-Teorema del Transporte de Reynolds-Ecuación de conservación de la masa:-formulación integral-formulación diferencial-Flujos incompresibles-Ley de Conservación de la cantidad de movimiento:Forma integral-Forma Local-Ley de Cons. de la cantidad de Movimiento Angular:Forma Integral-Forma Local-Leyes de Conservación de la cantidad de movimiento en una terna no inercial-Teorema de la Energía Cinética-Ecuación de Conservación de la Energía: Forma Integral-Forma Local-Energía Potencial-Función Disipación-Entalpía y la ecuación de la energía-Ecuación de estado-Axioma de la ley de estado-Balance de entropía-Panorma del sistema de ecuaciones y de las incognitas UNIDAD 5: ECUACIONES DE MOVIMIENTO EN CASOS PARTICULARES Fluidos Eulerianos: Ecs de cons. para un Fluido No Viscoso: -cons de la masa -cons de la cant. de movimiento: Ecuación de Euler-conservacion de la energía-fluidos no viscosos y fluidos perfectos-Flujos barotrópicos-Coordenadas de la línea de corriente. Ecuación de Bernoulli: caso estacionario y no estacionario- Aplicaciones:Hipótesis de incompresibilidad-Efecto Venturi-Tubo Venturi-Fórmula de Torricelli. Fluidos Newtonianos : Ecs de conserv. Para un fluido Newtoniano-conserv. De la masa-conserv. De la cant. de movim: Ec. De Navier Stokes-conservación de la energía-Sistema de Ecuaciones para un fluido newtoniano-Ecuación de la vorticidad-Difusión de la vorticidad a partir de una pared-Número de Reynolds crítico: regimen laminar- régimen turbulento-Interpretaciones físicas del número de Reynolds-Flujos con el mismo número de Reynolds-Casos límite del número de Reynolds-Panorama de solución de problemas par fluidos newtonianos. UNIDAD 6: SIMILITUD Y ANALISIS DIMENSIONAL Teoría de modelos. Escurrimientos semejantes- Análisis dimensional.Teorema de Vaschy Buckingham UNIDAD 7 SOLUCIONES ANALITICAS DE LA ECUACION DE NAVIER STOKES Flujos laminares unidireccionales-Flujos con difusión y convección sin interferencia:Flujo de CouetteFlujo de Couette-Poisseuille-Flujo en una pared inclinada-Flujo entre 2 cilindros rotantes-Flujos con difusión pura-Flujo inducido por una pared puesta en movimiento-Vórtices :Difusión de la vorticidad concentrada en una línea-Capa de vórtices: Difusión de la vorticdad concentrada en una lámina-Flujo de difusión contra un flujo uniforme contrapuesto-Capa límite c/aspiración-Flujo entre placas planas paralelas y porosas-Flujo en un cilindro rotante poroso-Flujo de difusión a favor del flujo UNIDAD 8: FLUJO LAMINAR EN CAÑERÍAS Flujos de Hagen Poisseuille-Factor de pérdida y factor de fricción-Ecuación de conservación de la energía-Generalización del flujo de Hagen Poisseuille-Flujos en conductos no circulares-Flujos en conductos de fluidos no newtonianos-Pérdidas localizadas UNIDAD 9: FLUJO TURBULENTO EN CAÑERÍAS Generalidades acerca de la turbulencia:-Características de la turbulencia-Detección de la turbulencia-Inestabilidad y Turbulencia-Vorticidad y Turbulencia-Alcance de los problemas a estudiar: zonas en un conducto-Ecs. de movimiento de un flujo turbulento:-Ecuac. De Reynolds-Tensor de Tensiones Aparentes-Planteo del problema: Opciones de resolución-Utilidad de los resultados-Modelo de flujo turbulento de Boussinesq-Prandtl: Viscosidad turbulenta -Longitud de mezcla-Curvas de Nikuradse-Distribuciones de velocidades en un conducto:-Tubo liso-Tubo rugoso-Factores de fricción: Diagrama de Moody UNIDAD 10 : FLUJOS IRROTACIONALES INCOMPRESIBLES (FLUJO POTENCIAL) Método de singularidades: -cuerpo seminfinito de revolución de Rankine-óvalo de revolución de Rankine-Esfera sumergida en una corriente-Cilindro sumergido en una corriente-Energía cinética en un flujo potencial-Acción dinámica de la corriente: Paradoja de D’Alambert-Flujos Planos Método del potencial complejo: Potencial complejo-Velocidad compleja-Recinto simplemente conexo-Recinto multiplemente conexo-EjemplosFlujo contorneando un cilindro:Efecto de un vórticeEfecto Magnus- Fluido ideal y real- Transformación de Joukovski: PropiedadesTransformación de Joukovski Teorema de Blasius. Consecuencias-Teorema de Kutta Joukovski-Perfiles alares.Condición de Kutta.Aplicación de la condición de Kutta-Sustentación de perfiles. Dispositivos para aumentarla-Resistencia inducida-Tensor de masas virtuales. Aplicaciones a la interacción fluido cuerpo UNIDAD 11 TEORÍA DE CAPA LIMITE Coordenadas de la capa límite-Ordenes de magnitud de la capa límite-Ecuaciones de movimiento en la capa límite laminar-Capa límite en una placa plana -Solución de Blasius- Coeficiente de fricción y espesor de la capa límite- Coeficiente de fricción -Capa límite en un ángulo-Solución de Falkner-Stan-Capa límite alrededor de un cuerpo cualquiera-Separación de la capa límite -Estructura de la capa límite turbulenta - Similitudes y diferencias en los flujos turbulentos de pared- Ecuaciones de movimiento en la capa límite turbulenta- - Teoría de Kolmogoroff- Utilización de las Hipótesis de cierre semiempíricas - Coeficientes de fricción y espesor de la capa límite- Efecto de la rugosidad- Fuerzas de arrastre Espesor de desplazam. y de cant. de mov.-Resolución de Capa límite a partir de métodos integrales:-Caso capa límite laminar y turnulenta. UNIDAD 12 FLUJOS COMPRESIBLES Características de la dinámica de gases compresibles-Velocidad de propagación del sonido y de perturbaciones- Flujo estacionario en un gas compresible- Parámetros críticos- Flujos compresibles unidimensionales estacionario. Flujo isoentrópico. Flujo no isoentrópico. Flujo compresible en conductos. Efecto de la variación del area- Flujo en una tobera convergente- Flujo en una tobera Laval- -Flujo adiabático con fricción en un conducto de sección constante-Diagramas de Fanno - Onda de choque normal- Relaciones- Onda de choque oblicua- Flujo compresible unidimensionales no estacionario. Formulación. Condiciones de contorno. Resolución por el método de las características- Análisis del casod el pistón desplazándose a velocidad constante y con aceleración finita-Golpe de ariete-Descripción-ecuaciones de base-relaciones de compatibilidad-condiciones frontera-análisis simplificados- presiones máximas-fricción y tiempo de cierre.