teoría del flujo potencial

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MECÁNICA DE FLUIDOS I

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TEORA DEL FLUJO POTENCIALEn dinmica de fluidos, flujo potencial describe el campo de velocidad como el gradiente de una funcin escalar: el potencial de velocidad. Como resultado, un flujo potencial se caracteriza por un campo de velocidades irrotacional, que es una aproximacin vlida para varias aplicaciones. La irrotacionalidad de un flujo potencial es debido a la curvatura de un gradiente de estar siempre igual a cero.

En el caso de un flujo incompresible el potencial de velocidad satisface la ecuacin de Laplace, y la teora del potencial es aplicable. Sin embargo, los flujos de potenciales tambin se han utilizado para describir los flujos compresibles. El enfoque de flujo de potencial se produce en el modelado de tanto estacionaria, as como los flujos no estacionarios.

Las aplicaciones de flujo potencial son, por ejemplo: el campo de flujo exterior de perfiles aerodinmicos, ondas de agua, flujo electroosmtica, y el flujo de las aguas subterrneas. Para flujos con efectos vorticidad fuertes, el potencial de flujo de aproximacin no es aplicable.

2. Flujo potencial La ecuacin de continuidad de un fluido relaciona la variacin de la masa en el volumen de control por unidad de tiempo con la cantidad de masa que fluye hacia o desde las fronteras de este volumen de control. Escrita en forma diferencial

Donde es la densidad del fluido y q el vector velocidad. Un fluido incompresible es aquel cuyos elementos no pueden experimentar un cambio de volumen. Debido a que la masa del fluido es constante, los elementos de un fluido incompresible tambin deben tener densidad constante, as que la ecuacin (1) se reduce a

La cantidad que est relacionada con la rotacin del fluido es llamada vorticidad y est definida por .Por otro lado, en aquellos fluidos donde los efectos viscosos son muy pequeos comparados con los efectos cinemticos la vorticidad es nula. Este tipo de fluidos son llamados irrotacionales. Si la vorticidad = O, podemos expresar la velocidad como el gradiente de un campo escalar . Con esta suposicin, la ecuacin de continuidad para un fluido incompresible es

Suponiendo que los efectos rotacionales y viscosos del fluido estn confinados en delgadas superficies en las fronteras, la ecuacin anterior describe el campo de velocidades en una regin donde el fluido es incompresible, irrotacional y no viscoso.