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8/6/2019 ANÁLISIS DE FLUJOS EXTERNOS
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE
TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERIA
MECÁNICA
CURSO : MECANICA DE FLUIDOS II
DOCENTE : ING. LUIS JULCA VERASTEGUI
ALUMNOS : AVILA CORTIJO, DEIVI
CRUZ MENDOZA, SEGUNDO
CICLO : VII
TRUJILLO – PERÚ
2011
8/6/2019 ANÁLISIS DE FLUJOS EXTERNOS
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ANÁLISIS DE FLUJOS EXTERNOS
FLUJO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN
I. INTRODUCCIÓN :
Cuando un cuerpo se encuentra sumergido en cualquier fluido, liquido o gaseoso, se
generan fuerzas sobre este, que se generan por consecuencia del movimiento
relativo entre el cuerpo y el fluido. Estas fuerzas se llaman resistencia (arrastre) y
sustentación.
La fuerza de resistencia está compuesta por una resistencia de forma o de presión y
por la resistencia de superficie o resistencia de fricción.
La resistencia de forma depende de la geometría del cuerpo. Se calcula como la
suma por integración de todas las componentes de las fuerzas de presión en la
dirección del movimiento que actúan sobre la superficie del cuerpo.
FP=CP.ρ.U2.A2
Siendo: CP coeficiente de presión (valor constante que depende de la geometría del
cuerpo)
A el área proyectada del cuerpo normal al flujo.
Análogamente la resistencia de la fricción del cuerpo es igual a la suma por integración de
las componentes del esfuerzo cortante a lo largo de la superficie en dirección del
movimiento
FD=CD.ρ.U2.A2
Siendo: CD coeficiente de arrastre.
Los coeficientes de resistencia dependen del número de Reynolds para las
velocidades bajas e intermedias, y se hacen independientes de dicho número para
velocidades elevadas.
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II. OBJETIVOS :
➢ Determinar la fuerza de arrastre, y los coeficientes de arrastre para diferentes
números de Reynolds.
➢ Graficar la influencia del número de Reynolds sobre el coeficiente de
arrastre.
I. PROCEDIMIENTO:
➢ Hipótesis :
✔Flujo incompresible y permanente.
✔ Flujo plano o bidimensional (sin gravedad).
✔ Cilindro liso.
✔ Sistema adiabático, superficie diatomica.
➢ Datos :✔ ρ=1000kgm3
✔ μ=10-3 Pa.s
✔ ∪=10cms=0.1 ms
✔ L=100 cm=1 m
➢ Ecuaciones a usar :
ReD=ρ.∪.Dμ
CD=FDρ.U2.A2
A=D.L
➢ Cálculos del diámetro del cilindro :
✔ PARA ReD=10
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10=1000(0.1)D10-3
D=0.0001m=0.01cm
✔ PARA ReD=100
100=1000(0.1)D10-3
D=0.001m=0.1cm
✔ PARA ReD=1000
1000=1000(0.1)D10-3
D=0.01m=1cm
✔ PARA ReD=10000
10000=1000(0.1)D10-3
D=0.1m=10cm
✔ PARA ReD=100000
100000=1000(0.1)D10-3
D=1m=100cm
➢ Resultados obtenidos en el software :
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✔ PARA ReD=10
FD=3.17x10-5 N
✔ PARA ReD=100
FD=0.000104596 N
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✔ PARA ReD=1000
FD=0.000642895 N
✔ PARA ReD=10000
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FD=0.006148957 N
✔ PARA ReD=100000
FD=0.057052949 N
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➢ Calculo del coeficiente de arrastre :
✔ PARA ReD=10
A=0.0001x1
CD=3.17x10-510000.12(0.0001x1)2
CD=0.0634
✔ PARA ReD=100
A=0.001x1
CD=0.00010459610000.12(0.001x1)2
CD=0.0209192
✔ PARA ReD=1000
A=0.01x1
CD=0.00064289510000.12(0.01x1)2
CD=0.0128579
✔ PARA ReD=10000
A=0.11
CD=0.00614895710000.12(0.1x1)2
CD=0.012297914
✔ PARA ReD=100000
A=1x1
CD=0.05705294910000.12(1x1)2
CD=0.01141059
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➢ Grafica: ReD vs. CD
I. CONCLUSIONES:
El conocimiento de las fuerzas ejercidas por los fluidos en los movimientos es de
gran importancia en el análisis y diseño de dispositivos tales como aviones, cohetes,
hélices, barcos, bombas, turbinas.
Se pudo ver que cuando el número de Reynolds es bajo el flujo es casi laminar, con
velocidad uniforme y si bien no es un fluido ideal podría tomarse como tal.
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Si se aumenta el número de Reynolds aparece una circulación en la parte trasera del
cilindro y se forman vórtices.
Se noto que el coeficiente de arrastre no se modifica al usar otro fluido al ser este un
parámetro adimensional.
II. Bibliografía
➢ Frank M. White 5° Ed. Mecánica de fluidos.
➢ Irving H. Shames 3° Ed. Mecánica de fluidos.
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