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CINEMATICA DE FLUIDOS
INTRODUCCION
La cinemática de los líquidos, trata del movimiento de sus partículas, sin considerar la masa ni las fuerzas que actúan, en base al conocimiento de las magnitudes cinemáticas: VELOCIDAD, ACELERACION Y ROTACION.
CINEMÁTICA DE FLUIDOS
Definición .-
La cinemática de fluidos trata la descripción del movimiento de los fluidos sin necesariamente considerar las fuerzas y momentos que lo causan.
En seguida de comentan diversas maneras de visualizar los campos de fluidos
Líneas de corriente, líneas de traza , líneas de trayectoria, líneas fluidas, también se comentan los conceptos de Vorticidad, Rotacionalidad e Irrotacionalidad en los flujos de los fluidos
LA CINEMATICA DE LOS FLUIDOS
ESTUDIA: LOS CAMPOS DE UN FLUJO
LOS FLUJOS SE CLASIFICAN EN:
- Permanente - Irrotacional
- No Permanente - Real
- Uniforme - Ideal
- No Uniforme - Adiabático
- Laminar - Potencial
- Transicional - Unidimensional
- Turbulento - Bidimensional
- Comprensible - Uniforme
- Incompresible - Variable
- Rotacional
CAMPO DE VELOCIDADES
E n dinámica de partículas y de cuerpos rígidos puede describirse el movimiento de cada cuerpo en una forma separada y discreta. Por ejemplo, la velocidad de la n-ésima partícula de un agregado de partículas que se mueve en el espacio, puede especificarse mediante las ecuaciones escalares
(Vx)n = fn (t) (Qy)n = gn (t) (Kz)n = hn (t)
El análisis del movimiento de una partícula del fluido que recorre una curva se puede hacer de dos maneras distintas:
a) Por el conocimiento del vector de posición r , de la partícula, como una función vectorial del tiempo. ( ) Donde i, j, k representan los vectores unitarios de los ejes coordenados (x,y,z).Y las proyecciones de r según dicho es ejes, que son cantidades escalares y funciones del tiempo. ( ) ( ) ( ) b) Por el conocimiento de la curva que recorre la partícula y la función camino-recorrido-tiempo. En este caso la posición de la partícula se determina por la longitud del camino recorrido, siguiendo la curva ( a partir de punto A) como una función escalar del tiempo. ( )
Donde ds es el elemento diferencial de arco sobre la trayectoria, resulta que la magnitud de la velocidad es:
EJEMPLO DE UN FLUIDO UNIDIMENSIONAL
Por lo tanto, la representación completa de la velocidad (es decir, del campo de velocidades) está dado por:
V = V(x, y, z, t)
CAMPO DE ACELERACIONES
La velocidad de un flujo podrá cambiar en magnitud (rapidez) y en dirección (orientación). En cualquiera de los dos casos habrá ocurrido una aceleración del flujo. Esa aceleración se puede entender como el cambio de la velocidad de la partícula fluida con el paso del tiempo, sin ésta cambiar de posición en el espacio (aceleración local), más el cambio de la velocidad por efecto del viaje de la partícula en la región de flujo (aceleración de transporte o convectiva). Para obtener el valor de la aceleración se requiere derivar el campo de velocidad, y debe recordarse que a su vez cada coordenada es función del tiempo (método de Lagrange):
CAMPO ROTACIONAL
Imagine un campo de flujo donde se examina una partícula cualquiera.
Ahora, de manera instantánea y simultánea:
Se solidifica esa partícula, se retiran todas las demás partículas del flujo y se observa el comportamiento rotacional de la partícula.
Línea de trayectoria
La trayectoria es el lugar geométrico definido por una partícula cuando recorre la región de flujo. Para el flujo permanente la trayectoria coincide con la línea de corriente.
Línea de traza
La línea de traza o de humo es el lugar geométrico definido por las partículas que han pasado por un punto fijo en el espacio. La línea de traza coincide con la trayectoria si el flujo es permanente , en otro caso no.
Tubo de corriente
Conjunto de las líneas de corriente que pasan por el contorno de un área infinitesimal
BIBLIOGRAFIA
MECANICA DE LOS FLUIDOS 9ª EDICION - Streeter
Mecanica de fluidos 6ta edicion robert mott
