Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería
Laboratorio de Fluidos
Practica 1; “Túnel de Humo” Practica 2; “Mesa de fujo laminar o Hele-Shaw” Practica 3; “!ui"o de #isuali$aci%n con &ur&ujas de hidr%'eno” Practica (; “)"arato de *e+nolds” Alumno:
Profesor: Feca de !ntrega: "#$%&$"%'( )emestre: "%'*+'
Practica 1; “Túnel de Humo”
Objetivos ,onocer las características de un método de visuali-ación de .u/o de un .uido Introducción Un .u/o siem0re es constante en su línea de tra1ectoria siem0re 1 cuando no se to0e con un ob/eto de una forma 2s3 cuando sucede esto se debe de anali-ar la modi4cación de esa línea con res0ecto al ob/eto 1 sus características del ob/eto como lo son la viscosidad3 su ca0a límite 1 otros factores 5ue in.u1en en la tra1ectoria de la corriente6 !n ésta 0r7ctica se anali-ar7n las modi4caciones 5ue sufren las líneas de tra1ectoria del umo con res0ecto a diversos ob/etos de estudio en un t8nel de umo6 Instrumentación 1 e5ui0os • • •
98nel de umo Modelos del t8nel de umo Para4na li5uida
Resultados ,amioneta 1 de0ortivo !l 0rimer modelo utili-ado en el t8nel de umo3 re0resenta el com0ortamiento de una camioneta 1 un de0ortivo corriendo en una 0ista recta6 !n ellos se 0uede a0reciar la masa de aire arrastrada 0or el automóvil6 !n el 0unto m7s alto de la 0arte trasera 0resenta una turbulencia al momento de 5ue el aire se des0rende3 entre ma1or sea la masa de aire arrastrada es ma1or la fuer-a aerodin7mica3 0or lo tanto la camioneta 0resenta m7s aerodin7mica 5ue el de0ortivo6
!sfera
!ste fue el segundo modelo del t8nel3 en este se observó 5ue siendo com0letamente redondo 0resenta una gran masa de aire detr7s de la esfera3 así como el com0ortamiento 5ue tiene el .uido 1 como este se des0rende al rodear la su0er4cie de la esfera6
,ilindro !ste modelo 0resenta una reacción 0arecida a la de la esfera 5ue vimos anteriormente6
Per4l recto con forma de gota !n este las líneas de aire dibu/an la silueta del 0er4l 1 la turbulencia es mínima3 aun5ue est7 0resente6 !sta 4gura se utili-a en la alas del avión 1 en los alerones de autos de fórmula3 1a 5ue al aumentar el grado de ata5ue al co5ue con el .uido se 0ueden 0roducir dos fuer-as3 una es la de sustentación 5ue genera una fuer-a normal al 0er4l 1 0or diferencias de 0resiones3 esta em0ie-a a elevarse 1 otra es la fuer-a descendente 5ue crea una fuer-a normal 5ue ba/a el 0er4l3 esta fuer-a es la 5ue se busca en la industria automotri-6
Per4l con 7ngulo (; ,onforme el 7ngulo de ata5ue aumenta3 incrementa la masa de aire en turbulencia detr7s del 0er4l lo 5ue genera una fuer-a sobre el 0er4l3 5ue es la línea transversal m7s corta del 0er4l 5ue une el borde de ata5ue con el de salida6
Placa rectangular con ori4cio en forma de círculo !n este modelo3 se observa como al 0asar el .uido 0or la 0laca tarda en a/ustarse nuevamente en su dirección original en las es5uinas se genera unas es0irales con el .uido6
Placa rectangular con ori4cio en forma de ovalo recortado !ste 0resenta muca o0osición al 0aso de las líneas de .u/o 1 genera una o0osición al movimiento3 en teste modelo en es0ecial3 se a0recia como en las es5uinas se genera unas es0irales con el .uido6
,uando las líneas de corriente llegan a la vuelta3 en las es5uinas se forma una turbulencia de tal forma 5ue casi todas las líneas se 5uedan estancadas 0arte del ducto3 solo 0asando menos de la mitad de las líneas 5ue corren 0or el ducto6
Practica 2; “Mesa de fujo laminar o Hele-Shaw” Objetivos ,onocer las características de un método de visuali-ación de .u/o de un .uido Introducción Flu/o de =ele+)a> se de4ne como el .u/o de )to?es entre dos 0lacas 0lanas 0aralelas se0aradas 0or un in4nitesimalmente 0e5ue@o ueco6 arios 0roblemas en la mec7nica de .uidos se 0ueden a0roximar a los .u/os de =ele+)a> 1 0or lo tanto la investigación de estos .u/os es de im0ortancia6 A0roximación al .u/o de =ele+)a> es es0ecialmente im0ortante 0ara los micros corrientes6 !sto es debido a las técnicas de fabricación3 lo 5ue crea con4guraciones 0lanas 0oco 0rofundas3 1 los tí0icamente ba/os n8meros de Be1nolds de micro+.u/os6 La ecuación gobernante de =ele+)a> .u1e es idéntica a la de la no viscoso .u/o 0otencial 1 0ara el .u/o de .uido a través de un medio 0oroso CLe1 de
•
9inta
Resultados
Practica 3; “!ui"o de #isuali$aci%n con &ur&ujas de hidr%'eno” Objetivos ,onocer las características de un método de visuali-ación de .u/o de un .uido Introducción Ea/o ciertas condiciones3 el .u/o de un .uido a través de un cilindro circular 0roduce estelas de vórtices de arman3 las cuales no son otra cosa 5ue remolinos 5ue se des0renden de forma alternada a 0artir de -onas o0uestas del cilindro 1 acarreadas corriente aba/o con el .uido6 Instrumentación y equipos • •
Mesa de burbujas de hidrogeno Distintas fguras
Resultados
!l sistema de visuali-ación de .u/o mediante burbu/as de idrogeno fue dise@ado 0ara com0render las com0le/as modalidades de .u/os asociados con el agua 5ue 0asa alrededor de cuer0os sólidos 1 sus vecindades 0or medio de la visuali-ación6 La técnica de la burbu/a de idrogeno es mu1 8til 0ara laboratorios mostrando de forma directa el recorrido del agua en su camino6 Pe5ue@as burbu/as de idrogeno se me-clan con el agua creando tra-as 5ue 0ermiten detectar toso los cambios 1 0erturbaciones 5ue ex0erimenta en su recorrido6
Practica (; “)"arato de *e+nolds” Objetivos Gbservar 1 determinar mediante el a0arato de Be1nolds la diferencia entre .u/o laminar3 transición 1 turbulento6 Introducción Para visuali-ar las características de los .u/os laminar 1 turbulento3 Be1nolds em0leó un colorante in1ectado en una corriente de agua6 )eg8n muestra la instalación3 del interior del tan5ue de Be1nolds C5ue est7 elevado res0ecto al sueloD3 0arte un conducto trans0arente ori-ontal 5ue3 1a fuera del tan5ue3 va conectado a una tubería descendente de desagHe6
!l dis0ositivo ex0erimental consta de dos de0ósitos de cristal3 de los cuales el m7s 0e5ue@o est7 contenido en el ma1or6 !l de0ósito grande contiene agua 5ue inicialmente debe estar en re0oso 0ara evitar la introducción de turbulencia en el .u/o6 !l de0ósito 0e5ue@o contiene un colorante fuerte C0ermanganato 0ot7sico en este casoD 5ue se in1ecta en el de0ósito lleno de agua mediante un tubo terminado en una bo5uilla6 Un tubo vertical de vidrio 0ermite la visuali-ación del ilo de colorante6 Instrumentación y equipos •
A0arato de Be1nolds
Resultados Flu/o Laminar
Flu/o 9ransitorio
Flu/o 9urbulento
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Conclusiones Generales
Por medio de la visuali-ación se 0uede observar el efecto de los .uidos sobre distintos ob/etos3 1 de esta forma tratar de me/orar el dise@o de estos 0ara a/ustarlos a nuestras necesidades6 Al momento de terminar el ensamblado de una nueva línea o generación de automóviles3 los meten al t8nel de umo 0ara estudiar el com0ortamiento del automóvil tanto en su o0osición al movimiento como en los efectos de fuer-as de sustentación3 descenso 1 todos los efectos aerodin7micos en estos6 !stas 0r7cticas me 0arecieron mu1 interesantes 0rinci0almente 0or el com0ortamiento de las líneas de corriente de un .uido3 donde de0endiendo de la geometría del cuer0o 0uede modi4car en una forma sencilla o dr7stica las líneas de corriente6 Una cosa interesante fue ver el 0er4l aerodin7mico3 1a 5ue 0ermiten 5ue el .uido tenga una ma1or velocidad3 adem7s de 5ue las líneas de
corriente se mantienen mu1 a0egadas al 0er4l3 esto se ve re.e/ado en la sustentación de las aeronaves6
