Mecánica de fluidos.

✍ Scribed by Merle C. Potter; Bassem H. Ramadan; Wiggert David C.

• Publisher: Cengage Learning Editores S.A. de C.V.
• Year: 2014
• Tongue: Spanish
• Leaves: 818
• Category: Library

✦ Table of Contents

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Contenido
Prefacio
Multimedia Mecánica de Fluidos
Nomenclatura
1 Consideraciones básicas
1.1 INTRODUCCIÓN
1.2 DIMENSIONES, UNIDADES Y CANTIDADES FÍSICAS
1.3 CONCEPTO DE MEDIO CONTINUO DE GASES Y LÍQUIDOS
1.4 ESCALAS DE PRESIÓN Y TEMPERATURA
1.5 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
1.5.1 Densidad y peso específico
1.5.2 Viscosidad
1.5.3 Compresibilidad
1.5.4 Tensión superficial
1.5.5 Presión de vapor
1.6 LEYES DE CONSERVACIÓN
1.7 PROPIEDADES Y RELACIONES TERMODINÁMICAS
1.7.1 Propiedades de un gas ideal
1.7.2 Primera ley de la termodinámica
1.7.3 Otras cantidades termodinámicas
1.8 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
2 Estática de fluidos
2.1 INTRODUCCIÓN
2.2 PRESIÓN EN UN PUNTO
2.3 VARIACIÓN DE PRESIÓN
2.4 FLUIDOS EN REPOSO
2.4.1 Presiones en líquidos en reposo
2.4.2 Presiones en la atmósfera
2.4.3 Manómetros
2.4.4 Fuerzas sobre áreas planas
2.4.5 Fuerzas sobre superficies curvas
2.4.6 Flotabilidad
2.4.7 Estabilidad
2.5 RECIPIENTES LINEALMENTE ACELERADOS
2.6 RECIPIENTES GIRATORIOS
2.7 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
3 Introducción al movimiento de fluidos
3.1 INTRODUCCIÓN
3.2 DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO DE FLUIDOS
3.2.1 Descripciones lagrangianas y eulerianas del movimiento
3.2.2 Líneas de trayectoria, líneas fugaces y líneas de corriente
3.2.3 Aceleración
3.2.4 Velocidad angular y vorticidad
3.3 CLASIFICACIÓN DE LOS FLUJOS DE FLUIDO
3.3.1 Flujos en una, dos y tres dimensiones
3.3.2 Flujos viscosos e inviscidos
3.3.3 Flujos laminar y turbulento
3.3.4 Flujos incompresibles y compresibles
3.4 LA ECUACIÓN DE BERNOULLI
3.5 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
4 Formas integrales de las leyes fundamentales
4.1 INTRODUCCIÓN
4.2 LAS TRES LEYES BÁSICAS
4.3 TRANSFORMACIÓN DE UN SISTEMA A UN VOLUMEN D ECONTROL
4.4 CONSERVACIÓN DE LA MASA
4.5 ECUACIÓN DE LA ENERGÍA
4.5.1 Término de la rapidez de realización de trabajo
4.5.2 Ecuación general de la energía
4.5.3 Flujo permanente uniforme
4.5.4 Flujo permanente no uniforme
4.6 ECUACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
4.6.1 Ecuación general de la cantidad de movimiento
4.6.2 Flujo permanente uniforme
4.6.3 Ecuación de la cantidad de movimiento aplicada a deflectores
4.6.4 Ecuación de la cantidad de movimiento aplicada a hélices
4.6.5 Flujo permanente no uniforme
4.6.6 Marcos de referencia no inerciales
4.7 ECUACIÓN DEL MOMENTO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
4.8 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
5 Formas diferenciales de las leyes fundamentales
5.1 INTRODUCCIÓN
5.2 ECUACIÓN DIFERENCIAL DE CONTINUIDAD
5.3 ECUACIÓN DIFERENCIAL DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
5.3.1 Formulación general
5.3.2 Ecuación de Euler
5.3.3 Ecuaciones de Navier-Stokes
5.3.4 Ecuaciones de vorticidad
5.4 ECUACIÓN DIFERENCIAL DE LA ENERGÍA
5.5 RESUMEN
PROBLEMAS
6 Análisis dimensional y similitud
6.1 INTRODUCCIÓN
6.2 ANÁLISIS DIMENSIONAL
6.2.1 Motivación
6.2.2 Repaso de dimensiones
6.2.3 Teorema π de Buckingham
6.2.4 Parámetros adimensionales comunes
6.3 SIMILITUD
6.3.1 Información general
6.3.2 Flujos confinados
6.3.3 Flujos con superficie libre
6.3.4 Flujos con números de Reynolds altos
6.3.5 Flujos compresibles
6.3.6 Flujos periódicos
6.4 ECUACIONES DIFERENCIALES NORMALIZADAS
6.5 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
7 Flujos internos
7.1 INTRODUCCIÓN
7.2 FLUJO DE ENTRADA Y FLUJO DESARROLLADO
7.3.1 Método elemental
7.3.2 Solución de las ecuaciones de Navier-Stokes
7.3 FLUJO LAMINAR EN UN TUBO
7.4 FLUJO LAMINAR ENTRE PLACAS PARALELAS
7.4.1 Método elemental
7.4.2 Solución de las ecuaciones de Navier-Stokes
7.4.3 Situación de flujo simplificado
7.5 FLUJO LAMINAR ENTRE CILINDROS GIRATORIOS
7.5.1 Método elemental
7.6 FLUJO TURBULENTO EN UN TUBO
7.6.1 Ecuación diferencial
7.6.2 Perfil de velocidad
7.6.3 Pérdidas en flujos desarrollados en tubos
7.6.4 Pérdidas en conductos no circulares
7.6.5 Pérdidas menores en flujos en tubos
7.6.6 Líneas de referencia hidráulica y de energía
7.6.7 Sistema de tuberías simple con una bomba
7.7 FLUJO UNIFORME TURBULENTO EN CANALES ABIERTOS
7.8 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
8 Flujos externos
8.1 INTRODUCCIÓN
8.2 SEPARACIÓN
8.3 FLUJO ALREDEDOR DE CUERPOS SUMERGIDOS
8.3.1 Coeficientes de arrastre
8.3.2 Formación de vórtices
8.3.3 Perfilado
8.3.4 Cavitación
8.3.5 Masa agregada
8.4 SUSTENTACIÓN Y RESISTENCIA AL AVANCE EN SUPERFICIES AERODINÁMICAS
8.5 TEORÍA DEL FLUJO POTENCIAL
8.5.1 Ecuaciones básicas de flujo
8.5.2 Soluciones simples
8.5.3 Superposición
8.6 TEORÍA DE LA CAPA LÍMITE
8.6.1 Antecedentes generales
8.6.2 Ecuación integral de Von Kármán
8.6.3 Solución aproximada de la capa límite laminar
8.6.4 Capa límite turbulenta: forma de la ley exponencial
8.6.5 Capa límite turbulenta: forma empírica
8.6.6 Ecuaciones para la capa límite laminar
8.6.7 Efectos del gradiente de presión
8.7 RESUMEN
PROBLEMAS DE REPASO FUNDAMENTALES PARA UN EXAMEN DE INGENIERÍA
PROBLEMAS
9 Flujo compresible
9.1 INTRODUCCIÓN
9.2 VELOCIDAD DEL SONIDO Y EL NÚMERO DE MACH
9.3 FLUJO ISENTRÓPICO A TRAVÉS DE UNA TOBERA
9.4 ONDA DE CHOQUE NORMAL
9.5 ONDAS DE CHOQUE EN TOBERAS CONVERGENTES DIVERGENTES
9.6 FLUJO DE VAPOR A TRAVÉS DE UNA TOBERA
9.7 ONDA DE CHOQUE OBLICUA
9.8 ONDAS ISENTRÓPICAS DE EXPANSIÓN
9.9 RESUMEN
PROBLEMAS
10 Flujo en canales abiertos
10.1 INTRODUCCIÓN
10.2 FLUJOS EN CANALES ABIERTOS
10.2.1 Clasificación de flujos con superficie libre
10.2.2 Importancia del número de Froude
10.2.3 Distribución de la presión hidrostática
10.3 FLUJO UNIFORME
10.3.1 Geometría de canales
10.3.2 Ecuación para flujo uniforme
10.3.3 Sección más eficiente
10.4 CONCEPTOS DE ENERGÍA
10.4.1 Energía específica
10.4.2 Uso de la ecuación de la energía en transiciones
10.4.3 Medición del flujo
10.5 CONCEPTOS DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
10.5.1 Ecuación de la cantidad de movimiento
10.5.2 Salto hidráulico
10.5.3 Solución numérica de la ecuación de la cantidad de movimiento
10.6 FLUJO NO UNIFORME GRADUALMENTE VARIADO
10.6.1 Ecuación diferencial para flujo gradualmente variado
10.6.2 Perfiles de superficies de agua
10.6.3 Controles y flujo crítico
10.6.4 Síntesis de perfiles
10.7 ANÁLISIS NUMÉRICO DE PERFILES DE SUPERFICIES DE AGUA
10.7.1 Método de pasos estándar
10.7.2 Método de integración numérica
10.7.3 Canales irregulares
10.7.4 Métodos de integración directa
10.8 RESUMEN
PROBLEMAS
11 Flujos en sistemas de tuberías
11.1 INTRODUCCIÓN
11.2 PÉRDIDAS EN SISTEMAS DE TUBERÍAS
11.3 SISTEMAS DE TUBERÍAS SIMPLES
11.3.1 Tuberías en serie
11.3.2 Tuberías en paralelo
11.3.3 Tuberías ramales
11.4 ANÁLISIS DE REDES DE TUBERÍAS
11.4.1 Ecuaciones para redes generalizadas
11.4.2 Linearización de las ecuaciones de energía para un sistema
11.4.3 Método de Hardy Cross
11.4.4 Análisis de redes con programas de computadorageneralizados
11.5 FLUJO NO PERMANENTE EN TUBERÍAS
11.5.1 Flujo incompresible en un tubo inelástico
11.5.2 Flujo compresible en un tubo elástico
11.6 RESUMEN
PROBLEMAS
12 Turbomaquinaria
12.1 INTRODUCCIÓN
12.2 TURBOBOMBAS
12.2.1 Bombas de flujo radial
12.2.2 Bombas de flujo axial y mixto
12.2.3 Cavitación en turbomáquinas
12.3 ANÁLISIS Y SIMILITUD DIMENSIONAL PARA TURBOMAQUINARIA
12.3.1 Coeficientes adimensionales
12.3.2 Reglas de similitud
12.3.3 Velocidad específica
12.4 USO DE TURBOBOMBAS EN SISTEMAS DE TUBERÍAS
12.4.1 Adaptación de bombas a la demanda de un sistema
12.4.2 Bombas en paralelo y en serie
12.4.3 Bombas de etapas múltiples
12.5 TURBINAS
12.5.1 Turbinas de reacción
12.5.2 Turbinas de impulso
12.5.3 Selección y operación de turbinas
12.6 RESUMEN
PROBLEMAS
13 Mediciones en mecánica de fluidos
13.1 INTRODUCCIÓN
13.2 MEDICIÓN DE PARÁMETROS DE FLUJO LOCAL
13.2.1 Respuesta dinámica y cálculo de promedios
13.2.2 Presión
13.2.3 Velocidad
13.3 MEDICIÓN DEL GASTO
13.3.1 Método de velocidad-área
13.3.2 Medidores de presión diferencial
13.3.3 Otros tipos de medidores de flujo
13.4 VISUALIZACIÓN DEL FLUJO
13.4.1 Trazadores
13.4.2 Métodos del índice de refracción
13.5 ADQUISICIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS
13.5.1 Registro digital de datos
13.5.2 Análisis de incertidumbre
13.5.3 Análisis de regresión
13.6 RESUMEN
PROBLEMAS
14 Dinámica de fluidos computacional
14.1 INTRODUCCIÓN
14.2 EJEMPLOS DE MÉTODOS DE DIFERENCIA FINITA
14.2.1 Discretización del dominio
14.2.2 Discretización de las ecuaciones regentes
14.2.3 Definición del algoritmo de solución
14.2.4 Comentarios sobre la elección de operadores de diferencia
14.3 ESTABILIDAD, CONVERGENCIA Y ERROR
14.3.1 Consistencia
14.3.2 Estabilidad numérica
14.3.3 Convergencia
14.3.4 Errores numéricos
14.4 SOLUCIÓN DEL FLUJO DE COUETTE
14.5 SOLUCIÓN DE FLUJO POTENCIAL DE ESTADO PERMANENTE BIDIMENSIONAL
14.6 RESUMEN
REFERENCIAS
PROBLEMAS
Apéndice
A. UNIDADES Y CONVERSIONES Y RELACIONES VECTORIALES
B. PROPIEDADES DE FLUIDOS
C. PROPIEDADES DE ÁREAS Y VOLÚMENES
D. TablaS PARA FLUJO COMPRESIBLE DE AIRE
E. SOLUCIONES NUMÉRICAS DEL CAPÍTULO 10
F. SOLUCIONES NUMÉRICAS DEL CAPÍTULO 11
Bibliografía
REFERENCIAS
INTERÉS GENERAL
Respuestas
Índice