Reporte no. 1

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Métodos de visualización de flujo de fluidos

Por: Antonio Flores Moreno y Mario González Alatriste.

Esime Ticoman

Un fluido es una sustancia que suele deformarse continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante; es capaz de fluir debido a la fuerza de cohesión de las moléculas de dicha sustancia.

Por ejemplo, una sustancia plástica se deformará cierta cantidad proporcional a la fuerza pero no continuamente cuando el esfuerzo aplicado se encuentra por debajo de su esfuerzo cortante de fluencia. Un sólido puede ser un fluido si es llevado a estado líquido, ya que tiene sus moléculas muy unidas.

Así los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases; lo que los diferencia es que los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases sí son compresibles, y además los líquidos ocupan un volumen definido y tienen superficies libres, mientras que una masa de gas se expansiona hasta ocupar todas las partes del recipiente que lo contenga.

Los fluidos se clasifican en newtonianos y no newtonianos. En el caso de los fluidos newtonianos hay una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante. En el fluido no newtoniano hay una relación no lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación angular.

Por ejemplo, los gases y los líquidos delgados, tienden a ser fluidos newtonianos, mientras que los hidrocarburos espesos de cadena larga pueden ser no newtonianos.

También es importante mencionar el llamado plástico ideal, el cual tiene un esfuerzo de fluencia definido y una relación lineal constante de  a du/dx, siendo  el producto del factor de proporcionalidad () por el cambio de velocidad dividido por la distancia en que este ocurre, es decir, se mantiene en aquellas situaciones en las cuales la velocidad angular y el esfuerzo cortante cambian con x(du/dx), esto se expresa de la siguiente manera:

 = (du/dx);

siendo  la viscosidad del fluido y la ecuación es la ley de viscosidad de Newton.

Así mismo, una sustancia tixotrópica, tal como la tinta de un impresora, tiene una viscosidad que depende de la deformación angular inmediatamente anterior de la sustancia y tiene una tendencia a solidificarse cuando se encuentra en reposo.

Si se considera que el fluido también es incompresible, entonces éste se conoce como un fluido ideal.

Visualización del elemento más la esfera forma vórtices al

currentilineo

La esfera forma vórtices en todo su perímetro

En el cilindro las líneas de flujo rodean la superficie curva

.

Se pudo apreciar el comportamiento que un ala de avión puede tener y los vórtices que generan la perdida de energía.

Los perfiles cambian la visualización del flujo de acuerdo al Angulo de ataque

Este ducto no permite el flujo suave y crea vórtices en la esquina

Este ducto de esquinas redondeadas reduce considerablemente los vórtices

Los alineadores de flujo hacen coherente el flujo a la salida