Flujos de agua

PRÁCTICA 4
Visualización de flujos en un tanque de agua
Generación de burbujas
Para espaciados de 2 cm e intervalos de 2cm hemos de calcular la velocidad del flujo midiendo el tiempo que
le cuesta a un pulso de burbujas recorrer 5 cm. Hemos tomado para ello tres medidas de tiempo con el
cronómetro y hemos hecho la media.
T1= 1,09
T2= 0,92 tm=0,95 s v=s/t=0,052 m/s
T3= 0,84
Flujo turbulento y laminar
1)Con la velocidad seleccionada más baja de la bomba hemos dibujado el siguiente flujo:
2)Con la velocidad más alta de la bomba hemos dibujado el siguiente flujo, apareciendo pequeñas
turbulencias:
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3)Con la velocidad más baja de la bomba y con una sonda puntual dibujamos la traza:
4)Con la velocidad más alta hacemos lo mismo y vemos como varía el ángulo con respecto a la horizontal de
la misma:
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Flujo en los alrededores de un cilindro
Hemos calculado la velocidad del flujo midiendo con el cronómetro el tiempo que le cuesta un pulso de
burbujas recorrer 5 cm. Otra vez realizamos 3 mediciones:
T1=1,07
T2=1,02 tm=1,01s v=s/t=0,0495 m/s
T3=o,95
El nº de Reynolds para esta velocidad es:
Re=1000Kg*0,0495m/s*2,5*10(−2)m/10(−3)Kg/ms =
Aquí está el dibujo del flujo visualizado con la sonda delante del cilindro y detrás para alta y baja velocidad de
la bomba
Sonda delante del cilindro: con alta velocidad se formaron torbellinos y el flujo se aproxima más al cilindro,
con baja velocidad el flujo no se aproxima tanto al cilindro.
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baja velocidad alta velocidad
Sonda detrás del cilindro:En ambos casos, alta y baja velocidad, se producen dos sentidos de circulación
opuestos del flujo. En alta velocidad apreciamos más turbulencias que en baja
baja velocidad alta velocidad
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Flujo ideal alrededor de un perfil alar.
aparece un estrechamiento de los espacios en la línea de corriente sobre la superficie, y el correspondiente
ensanchamiento en la superficie inferior, lo que muestra las fuerzas de succión y presión en la superficie, que
generan una elevación.Al repetir el proceso para diferentes ángulos de incidencia se puede apreciar el cambio
en el punto de estancamien− to.
Flujo en un canal de paredes rectas
1)Dibujamos los perfiles de velocidad en el interior del canal de sección recta y definimos el espesor de la
capa límite.
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2)Hemos dibujado el perfil de velocidades a la salida del las paredes.
Flujo ideal en un canal convergente
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−Flujo ideal en un canal divergente
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Flujo en un canal convergente−divergente
Hemos dibujado el perfil de velocidades así como la capa límite que aparece en la superficie curva
CUESTIONES TEÓRICO−PRÁCTICAS:
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• Interpretación de la visualización regulando la velocidad de la bomba, flujo turbulento−laminar.
Cuando el agua se mueve lentamente a lo largo de una canal liso, el agua sigue trayectorias en línea recta
paralelas a las paredes del canal. Este tipo de flujo se llama laminar. Pero si la velocidad de flujo se
incrementa, o si el canal se vuelve irregular, el movimiento laminar se rompe. El agua en contacto con el canal
retrasa su movimiento por fricción, mientras que el resto tiende a moverse a lo largo como antes. En
consecuencia el agua se desvía de sus cursos rectos en una serie de vueltas y remolinos. Este tipo de
movimiento se llama flujo turbulento.
La velocidad de una corriente está determinada por muchos factores que incluyen la cantidad de agua que
pasa por un punto dado, la naturaleza de los bordes de la corriente y el gradiente o pendiente del lecho de la
corriente. En general el gradiente disminuye desde las cabeceras hacia la desembocadura. La velocidad de una
corriente es contrarrestada por la fricción a lo largo de las orillas y del fondo del cauce. Estas fuerzas crean
diferentes velocidades. Las zonas de mayor turbulencia ocurren donde las zonas de diferente velocidad se
ponen en contacto.
Perfil de velocidades de flujo laminar y turbulento
• variación de la velocidad de las burbujas que van pegadas al perfil alar y las más alejadas
En el punto de impacto del flujo con el obstáculo la velocidad es nula. (Punto de estancamiento). De modo
que mientras nos alejamos del perfil alar la velocidad va aumentando.
• Interpretación de la influencia de la variación del perfil alar
A medida que el ángulo de ataque va aumentando la capa límite, denominamos capa límite a la distancia,
desde la superficie del perfil (velocidad igual a cero), hasta el punto en que la veloocidad es igual a la de la
corriente libre de aire. es mayor en una pared alar que en la otra. Ya que al girar el perfil, el flujo se va
encontrando cada vez con un obstáculo mayor(más superficie de pared del perfil) en cambio en el otro lado se
aleja más.
4.¿A qué se debe la variación de la velocidad de las franjas al recorrer el canal
convergente−divergente?
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Se debe a la aparición de una capa límite que `separa` el caudal en dos zonas, una la que va de la capa límite a
la pared recta donde el fluido se comporta como si se encontrara entre dos paredes rectas, y la segunda zona
de la capa límite a la pared curva donde cambia el sentido de la velocidad.
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