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REPO
FL
Pade Rde laactúsustecorre infpued
por la ccarg Loprescon se oa unperppertulas s Para
ORTE
LUJO E
ara el cálcReynolds sa corrient
úa la fuerzentación d
riente será ferior y lade aprecia
el cilindrocapa límitgar los resu otro que
siones queBernoulli
observará en eje quependicularurbada. Esimetrías:
a el caso d
EXTER
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a fuerza dar para un
o ocurre ete (Para vultados dee se pued
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de los coef
RNO ALCI
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el fenómever estos esde el arcde observso de flujoén hay unapturas de pr el centrvelocidada que sigu
ficientes se
Page 1
REDEDIRCULAde arrastr
a fuerza toque segúnar el coefino hay cirrá diferen
ación no sencial la si
eno de sepcampos
chivo en elvar es el o potenciaa doble simpantalla quro del cild de corue se pued
e tiene:
of 22
DOR DEACIÓNre sobre uotal que acn la velociiciente, norculación cias de prerá apreci
imetría del
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l CD). campo d
l se calculmetría perue respectlindro y erriente nde observa
E UN CN. un cilindroctúa sobre idad, denso se calcuentonces esión paraiable. En l campo d
En estuconasí cielíneejediraguporya
de en
de la ro to es no ar
CILINDR
o para vareste y en
sidad y árulará el coel campo a las regiola figura q
de líneas d
el caso udiado nsidera laque se ob
erta simetreas pero r
e paraleección deuas arribar el centroque lueg
26.06.20
RO SIN
rios númerla direcciea en don
oeficiente de líneas
ones superque sigue
de corrient
que se ya
a viscosidbservará uría de estespecto a
elo a la corrien
a y que pao del cilindgo de pas
011
N
ros ión nde de de ior se
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REPO
Dón
El oarrascircuser u
Dis Ende raadim
ORTE
nde =
objetivostre respeculación. y un flujo in
seño comn este casoadio por 1
mensional)
= =
o de este cto a camb considera
ncompresib
mputacio el diseño1m de long).A contin
=
trabajo esbios del núando una sble, perma
ional. o experimegitud (podnuación se
Page 2
==
s determinúmero de superficie anente, pla
ental se badría ser cua presenta
of 22
.
nar la evoluReynoldslisa, adiabano y bidi
asa en el dalquiera pel cilindro
. ó .
ución del s para un cbática (T=imensiona
dibujo de upor ser un ao dibujado
= 12 ó .
coeficientcilindro sin=283 K) adal.
un cilindroanálisis
o:
26.06.20
ó
te de n demás de
o de 1 cm
011
REPORTE Page 3 of 22 26.06.2011
Luego en el programa se dan todas las condiciones para la simulación además del volumen de control (Ver CD para los detalles de la simulación) : 0.02 : . : 283° : = 1000 Á = 0.02 × 0.01 = 2 × 10 á : = 0.01 =
El Reynolds se variará con la velocidad la cual tendrá los valores de:
U(m/s) 0.001 0.01 0.1 0.25 0.3 0.5 1 5 10 25 50 100
Realización de simulación y obtención de datos. Luego de simular en el programa este nos arrojó los datos siguientes:
FULL REPORT
System Info
Product Flow Simulation 2011 0.0. Build: 1440 Computer name GÍLMERVASQUEZA User name Gílmer Vasquez A Processors Intel(R) Core(TM) i5-2410M CPU @ 2.30GHzMemory 4043 MB / 8388607 MB Operating system (Build 7600) CAD version SolidWorks 2011 SP0.0 CPU speed 2301 MHz
General Info
Model C:\Users\Gílmer Vasquez A\Desktop\MAS DOCUMENTOS\VII\MECÁNICA DE FLUIDOS II\LABORATORIO CFD\III\CLASE 3 ANALISIS DE FLUJO EXTERNO EN UN CILOINDRO IRR\CYLINDER.SLDPRT
Project name Cylinder D1cm (Re=10) (1) Project comment Cálculo del coeficiente de arrastre en un
cilindro. Project path C:\Users\Gílmer Vasquez A\Desktop\MAS
DOCUMENTOS\VII\MECÁNICA DE FLUIDOS II\LABORATORIO CFD\III\CLASE 3 ANALISIS DE FLUJO EXTERNO EN UN CILOINDRO IRR\2
Units system SI (m-kg-s) Analysis type External (not exclude internal spaces)
REPORTE Page 4 of 22 26.06.2011
Exclude cavities without flow conditions Off Coordinate system Global coordinate system Reference axis X
INPUT DATA
Initial Mesh Settings Automatic initial mesh: On Result resolution level: 5 Advanced narrow channel refinement: Off Refinement in solid region: Off
Geometry Resolution
Evaluation of minimum gap size: Automatic Evaluation of minimum wall thickness: Automatic
Computational Domain
Size
X min -0.035 m X max 0.055 m Y min -0.035 m Y max 0.035 m Z min 0.490 m Z max 0.510 m
Boundary Conditions
2D plane flow XY - plane flow At X min Default At X max Default At Y min Default At Y max Default At Z min Symmetry At Z max Symmetry
Physical Features Heat conduction in solids: Off Time dependent: Off Gravitational effects: Off Flow type: Laminar and turbulent Cavitation: Off High Mach number flow: Off Default roughness: 0 micrometer Default wall conditions: Adiabatic wall
Ambient Conditions Thermodynamic parameters Static Pressure: 101325.00 Pa
Temperature: 283.20 K Velocity parameters Velocity vector
Velocity in X direction: 0.001 m/s Velocity in Y direction: 0 m/s
REPORTE Page 5 of 22 26.06.2011
Velocity in Z direction: 0 m/s Turbulence parameters Turbulence intensity and length
Intensity: 0.10 % Length: 1.000e-004 m
Material Settings
Fluids
Water
Goals
Global Goals
GG X - Component of Force 1 Type Global Goal Goal type X - Component of Force Coordinate system Global coordinate system Use in convergence On
Calculation Control Options
Finish Conditions
Finish conditions If one is satisfied Maximum travels 4.000 Goals convergence Analysis interval: 0.500
Solver Refinement
Refinement: Disabled
Results Saving
Save before refinement On
Advanced Control Options
Flow Freezing Flow freezing strategy Disabled
RESULTS
General Info Iterations: 42 CPU time: 9 s
Log
Mesh generation started 23:44:43 , Jun 25 Mesh generation normally finished 23:44:44 , Jun 25
REPORTE Page 6 of 22 26.06.2011
Preparing data for calculation 23:44:45 , Jun 25 Calculation started 0 23:44:46 , Jun 25 Calculation has converged since the following criteria are satisfied: 41
23:45:09 , Jun 25
Goals are converged 41 Calculation finished 42 23:45:09 , Jun 25
Calculation Mesh
Basic Mesh Dimensions
Number of cells in X 70 Number of cells in Y 50 Number of cells in Z 1
Number Of Cells
Total cells 3500 Fluid cells 3392 Solid cells 64 Partial cells 44 Irregular cells 0 Trimmed cells 0 Maximum refinement level: 0
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
R
Unit
N
RESULT
Value
3.567e-00
Page 7
TADOS
Progres
7 100
of 22
S PARA
ss Use convOn
Re=10
in vergence
D
2e-
Delta
.87828658-008
26.06.20
Criteria
3.1155952e-008
011
27
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
R
Unit
N
RESULT
Value
1.164e-00
Page 8
TADOS
Progres
5 100
of 22
PARA
ss Use convOn
Re=100
in vergence
D
6e-
0
Delta
.96252435-008
26.06.20
Criteria
8.949724e-008
011
17
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
5.568e-00
Page 9
TADOS P
Progres
4 43
of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=100
in vergence
D
2e-
0
Delta
.51857675-005
26.06.20
Criteria
1.085153e-005
011
82
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.004
Page 10
TADOS P
Progres
100
0 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=250
in vergence
D
6e-
0
Delta
.39996856-005
26.06.20
Criteria
6.8961659e-005
011
99
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.006
Page 11
TADOS P
Progres
100
1 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=300
in vergence
D
9e-
0
Delta
.16448115-005
26.06.20
Criteria
0.0001004526
011
46
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.016
Page 12
TADOS P
Progres
100
2 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=500
in vergence
D
04
0
Delta
.00025431446
26.06.20
Criteria
0.00028536676
011
39
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.056
Page 13
ADOS P
Progres
100
3 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=1000
in vergence
D
06
00
Delta
.0010571762
26.06.20
Criteria
0.0011480249
011
05
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
1.455
Page 14
ADOS P
Progres
100
4 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=5000
in vergence
D
03
00
Delta
.028415289
26.06.20
Criteria
0.028549066
011
02
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RES
Unit
N
SULTA
Value
5.753
Page 15
ADOS PA
Progres
100
5 of 22
PARA Re
ss Use convOn
e=1000
in vergence
D
02
00
Delta
.10249489
26.06.20
Criteria
0.1124677
011
87
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RESU
Unit
N
ULTAD
Value
35.094
Page 16
OS PAR
Progres
100
6 of 22
RA Re=
ss Use convOn
=250 000
in vergence
D
06
0
Delta
.45106299
26.06.20
Criteria
0.56507473
011
74
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RESU
Unit
N
ULTAD
Value
139.357
Page 17
OS PAR
Progres
100
7 of 22
RA Re=
ss Use convOn
=500 000
in vergence
D
2
0
Delta
.05741476
26.06.20
Criteria
2.1258025
011
56
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RES
Unit
N
SULTAD
Value
462.298
Page 18
DOS PA
Progres
100
8 of 22
ARA Re
ss Use convOn
e=1000 0
in vergence
D
6
000
Delta
.32515914
26.06.20
Criteria
6.7900763
011
35
REPORTE Page 19 of 22 26.06.2011
Análisis y discusión de resultados: Con los datos para las fuerzas de sustentación y de arrastre para cada número de Reynolds se calculó los coeficientes respectivos con los siguientes valores:
Tabla #1: Fuerza de arrastre para cada Reynolds.
Velocidad (m/s) Reynolds Fuerza (Fx) (N) 0.001 10 3.67932E-07 0.01 100 1.1578E-05 0.1 1000 0.000572127
0.25 2500 0.004178677 0.3 3000 0.005969227 0.5 5000 0.016104453 1 10000 0.052756638 5 50000 1.464817254
10 100000 5.786394648 25 250000 35.11959384 50 500000 138.4586166
100 1000000 459.9705064
Tabla #2 Coeficientes por cada Reynolds
Reynolds
Coeficiente de arrastre .
10 3.67932 100 0.05789
1000 0.57213 2500 0.66859 3000 0.66325 5000 0.64417 10000 0.52757 50000 0.58593
100000 0.57864 250000 0.56191 500000 0.55383 1000000 0.45997
REPORTE Page 20 of 22 26.06.2011
De la tabla anterior se obtuvo la siguiente gráfica:
01
23
45
67
89
10 x 105
00.511.522.533.54
Reyn
olds
Cd (Coeficiente de arrastre)Co
eficie
nte de
arras
tre Vs
Reyn
olds p
ara un
cilin
dro si
n circ
ulació
n.
Cd
REPORTE Page 21 of 22 26.06.2011
-10
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1000
000.511.522.533.54
Reyn
olds
Cd (Coeficiente de arrastre)
Coefi
ciente
de ar
rastre
Vs Re
ynold
s para
un ci
lindro
sin c
ircula
ción (
Fig. II
).
Cd
REPORTE Page 22 of 22 26.06.2011
Conclusiones: De acuerdo a los resultados se puede decir:
Como se puede apreciar en ambas gráficas el coeficiente tiene una tendencia no lineal y en zonas como de Re=0 a Re=1000 hay una concavidad lo cual nos dice que la tendencia no siempre es de decrecimiento o crecimiento para Cd.
Si es que en una investigación se requiere información para número de Reynolds bajos menores a 1000 es necesario hacer mucha mas simulaciones ya que se pueden presentar mas anomalías en esta zona.
Y en cuanto a los datos para Reynolds mayores a 3000 es claro que la tendencia es hacia disminuir y lentamente.
Es necesario hacer experimentación para comprobar estos datos especialmente para bajos Reynolds.
Bibliografía: Mecánica de fluidos-Pedro Fernández Díez-Página: IV.55-IV.68.
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