Mecanica de Fluidos

✍ Scribed by Josep Maria Bergada Graño

• Tongue: Spanish
• Leaves: 719
• Category: Library

✦ Table of Contents

Prólogo
Índice
1. Introducción a la Mecánica de Fluidos. Propiedades de los fluidos
1.1 Introducción. Fluido desde el punto de vista molecular
1.2 Fluido desde el punto de vista termodinámico
1.3 Fluido desde el punto de vista mecánico
1.4 Aproximación del continuo
1.5 Equilibrio termodinámico local
1.6 Propiedades de los fluidos
1.6.1 Módulo de elasticidad
1.6.2 Coeficiente de expansión térmica
1.6.3 Colofón sobre módulo de elasticidad y coeficiente de expansión térmica
1.6.4 Tensión superficial
1.6.5 Definición de viscosidad
Problema 1
Problema 2
Problema 3
Problema 4
2. Cinemática de fluidos
2.1 Concepto de derivada sustancial, material o total
2.2 Concepto de flujo convectivo a través de una superficie
2.3 Concepto de Circulación
2.4 Líneas de corriente, trayectoria y traza
2.4.1 Líneas de Senda o Trayectoria
2.4.2 Líneas de Traza
2.4.3 Líneas de Corriente
2.4.4 Concepto de línea fluida
2.5 Concepto de vorticidad e irrotacionalidad
2.6 Estudio cinemático del movimiento de una partícula
Problema 5
Problema 6
Problema 7
Problema 8
3. Estática de fluidos
3.1 Ecuación diferencial de la estática de fluidos
3.2 Ecuación diferencial del movimiento del fluido como sólido rígido
3.3 Ecuación diferencial del movimiento del fluido como sólido rígido, coordenadas cilíndricas
3.4 Fuerzas sobre superficies planas
3.5 Fuerzas sobre superficies curvas
3.6 Fuerzas sobre volúmenes sumergidos
Problema 9
Problema 10
Problema 11
Problema 12
4. Ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos. Ecuación de continuidad
4.1 Introducción. Ecuación de transporte de Reynolds
4.2 Ecuación de continuidad de la masa en forma integral
4.2.1 Ecuación de continuidad, en modo diferencial
Problema 13
Problema 14
Problema 15
Problema 16
Problema 17
Problema 18
Problema 19
5. Ecuaciones fundamentales. Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
5.1 Forma integral
5.2 Forma diferencial de la ecuación de cantidad de movimiento
5.3 Ecuación de cantidad de movimiento en forma integral y para sistemas no inerciales de coordenadas
5.4 Ecuación de cantidad de movimiento en forma diferencial para sistemas no inerciales
Problema 20
Problema 21
Problema 22
Problema 23
Problema 24
Problema 25
Problema 26
Problema 27
Problema 28
Problema 29
Problema 30
Problema 31
6. Ecuaciones fundamentales. Ecuación del momento de la cantidad demovimiento, momento cinético
6.1 Ecuación del momento cinético para sistemas inerciales de coordenadas
6.2 Aplicación de la ecuación del momento cinéticoa turbomáquinas
6.3 Ecuación de momento cinético para sistemas no inerciales de coordenadas
Problema 32
Problema 33
Problema 34
Problema 35
Problema 36
7. Ecuaciones fundamentales. Ecuación de conservación de la energía
7.1 Introducción
7.2 Composición del término trabajo
7.3 Ecuación de la energía para turbomáquinas, caso máquinas térmicas e hidráulicas
7.4 Forma diferencial de la ecuación de la energía
Problema 37
Problema 38
Problema 39
Problema 40
8. Flujo con viscosidad dominante
8.1 Flujo entre dos placas paralelas
8.2 Flujos independientes del tiempo
8.2.1 Flujo de Couette - Poiseulle plano
8.2.2 Flujo de Couette.
8.2.3 Flujo de Hagen-Poiseulle o Poiseulle plano
8.3 Flujo dependiente del tiempo
8.3.1 Flujo de Rayleich
8.4 Flujo estacionario en conductos circulares
8.4.1 Flujo de Poiseulle
8.5 Concepto de pendiente motriz
8.6 Flujo en un conducto anular
8.6.1 Considérese ahora el caso en que ambos cilindros son estacionarios pero existe una diferencia de presión entre los extremos de los cilindros
8.6.2 Caso genérico de flujo entre dos cilindros concéntricos, en donde existe desplazamiento en dirección axial de ambos cilindros y gradiente de presiones entre extremos de los cilindros
8.7 Flujo entre cilindros concéntricos giratorios
8.8 Flujos con aceleración despreciable
8.8.1 Introducción
8.8.2 Teoría de la lubricación de Reynolds. Flujo unidireccional.
8.8.3 Flujos con aceleración despreciable. Cojinetes cilíndricos cargados estáticamente
Problema 41
Problema 42
Problema 43
Problema 44
Problema 45
Problema 46
Problema 47
Problema 48
Problema 49
Problema 50
Problema 51
Problema 52
Problema 53
Problema 54
Problema 55
9. Análisis adimensional
9.1 Introducción
9.2 Fundamentos del análisis adimensional
9.3 Teorema de π ó Buckingham
9.3.1 Caso de cálculo de las pérdidas de energia en una tubería
9.4 Extensión del ejemplo utilizando el método matricial
9.5 Método de normalización de las ecuaciones o método del análisis inspeccional
9.6 Algunos de los grupos adimensionales más comunes en Mecánica de Fluidos son:
9.7 Pruebas con modelos, extrapolación de resultados
Problema 56
Problema 57
Problema 58
Problema 59
Problema 60
10. Flujo interno
10.1 Introducción
10.2 Tipos de flujo
10.3 Establecimiento de flujo en un conducto
10.4 Primera ley de la termodinámica aplicada al flujo en tuberías
10.5 El término de pérdidas
10.6 Pérdidas menores o singulares
10.7 Casos posibles de problemas en sistemas de tuberías
10.8 Conductos en serie y en paralelo, y conductos ramificados
10.8.1 Características de los sistemas en serie
10.8.2 Características de los sistemas en paralelo
10.9 Concepto de longitud equivalente
10.10 Conductos no circulares. Concepto de diámetro hidráulico
10.11 Sistemas de conductos ramificados
Problema 61
Problema 62
Problema 63
Problema 64
Problema 65
11. Capa límite, flujo externo, flujo potencial
11.1 Capa límite
11.1.1 Introducción
11.1.2 Efectos de la capa límite sobre el flujo, concepto de espesor de desplazamiento de la capa límite
11.1.3 Concepto de espesor de cantidad de movimiento para la capa límite
11.1.4 Ecuación diferencial de Prandtl para el análisis de la capa límite
11.1.5 Ecuación integral de cantidad de movimiento para la capa límite. Ecuación de Von Karman
11.1.6 Evaluación de los parámetros de la capa límite para el flujo sobre una placa plana
11.2 Flujo externo
11.2.1 Introducción
11.2.2 Fuerzas de resistencia y sustentación sobre cuerpos inmersos en un fluido
11.2.3 Conceptos de vórtice libre y vórtice forzado
11.2.4 El teorema de Kutta-Joukowsky (válido para flujo subsónico)
11.2.5 Efecto Magnus
11.3 Introducción al Flujo Potencial
11.3.1 Ecuaciones de Euler y Bernoulli
11.3.2 Concepto de potencial de velocidades y función de corriente
Problema 66
Problema 67
Problema 68
Problema 69
Problema 70
Problema 71
Problema 72
12. Golpe de ariete
12.1 Fenómeno físico
12.2 Expresiones para obtener el valor de la presión máxima o sobrepresión en el conducto
12.3 Estudio temporal de las perturbaciones de presión en un punto genérico del conducto
12.4 Ecuaciones diferenciales que caracterizan el fenómeno del golpe de ariete
12.4.1 Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
12.4.2 Ecuación de continuidad
12.4.3 Modificación de las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento para que puedan ser aplicadas a transitorios y conductos deformables
12.4.4 Simplificación de las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento en régimen transitorio
Problema 73
Problema 74
13. Flujo compresible
13.1 Relaciones termodinámicas
13.2 Concepto de propiedades de estancamiento
13.3 Estudio de la propagación de una onda débil en un fluido compresible. Concepto de velocidad del sonido y el número de Mach. Límite de incompresibilidad
13.4 Relación entre el número de Mach y las propiedades de estancamiento del fluido
13.5 El cono de Mach
13.6 Características de las ondas de choque
13.7 Estudio del flujo isentrópico y estacionario para un gas ideal
13.8 Condiciones críticas
13.9 Flujo unidimensional de un fluido comprensible evolucionando a lo largo de un conducto de sección variable
13.9.1 Concepto de caudal de bloqueo
13.9.2 Evolución del flujo en una tobera convergente
13.9.3 Evolución del flujo en una tobera convergente divergente
13.10 Flujo compresible unidimensional estacionario enconductos de sección constante
13.10.1 Flujo adiabático sin transferencia de calor y con fricción, flujo de Fanno
13.10.2 Flujo compresible isotérmico con fricción en una conducción larga de sección constante
13.10.3 Flujo compresible estacionario con transferencia de calor y sin fricción. Flujo de Rayleigh
Problema 75
Problema 76
Problema 77
Problema 78
Problema 79
Problema 80
Problema 81
Nomenclatura
Bibliografía