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:

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:

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.

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

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.

2)Hemos dibujado el perfil de velocidades a la salida del las paredes.

Flujo ideal en un canal convergente

-Flujo ideal en un canal divergente

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:

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

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.

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?

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.