Sec. 3.3 / Clasificación de los flujos de fluido
en tubos largos, rectos, o entre placas paralelas, como se muestra en la figura 3.8. La velocidad en el tubo varía sólo con r, es decir, u = u(r). La velocidad entre placas paralelas varía sólo con la coordenada y, es decir, u = u(y). Aun cuando el flujo sea permanente de modo que u = u(y, t), como sería la situación durante la puesta en funcionamiento, el flujo es en unidimensional. Los flujos que se muestran en la figura 3.8 también puede ser vistos como flujos desarrollados; esto es, el perfil de velocidad no varía con respecto a la coordenada espacial en la dirección del flujo. Esto demanda que la región de intersección esté a una distancia considerable a partir de una entrada o de un repentino cambio de geometría. Hay muchos problemas de ingeniería de mecánica de fluidos en los que un campo de flujo es simplificado a un flujo permanente: la velocidad, y otras propiedades del flujo, son constantes en toda el área, como en la figura 3.9. Esta simplificación se hace cuando la velocidad es esencialmente constante, lo cual es un caso bastante común. Ejemplos de estos flujos son el flujo a velocidad relativamente alta por una sección de un tubo, y flujo en una corriente. La velocidad promedio puede cambiar de una sección a otra; las condiciones de flujo dependen sólo de la variable espacial en la dirección del flujo. Para conductos grandes, no obstante, puede ser necesario considerar la variación hidrostática en la presión normal a las líneas de corriente.
3.3.2
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Flujos desarrollados: El perfil de la velocidad no varía con respecto a la coordenada espacial en la dirección del flujo.
Flujo uniforme: Las propiedades del fluido son constantes en toda el área.
Flujos viscosos e inviscidos
Un flujo de fluido puede clasificarse en términos generales ya sea como flujo viscoso o bien como flujo inviscido. Un flujo inviscido es aquel en el que los efectos viscosos no influyen de manera significativa en el flujo y por tanto se desprecian. En un flujo viscoso los efectos de la viscosidad son importantes y no pueden ignorarse. Para modelar analíticamente un flujo inviscido, simplemente podemos hacer que la viscosidad sea cero; es obvio que esto hará que sean cero todos los efectos viscosos. Es más difícil crear un crear un flujo inviscido experimentalmente, porque
r
u(r ) x
y
u(y ) x
(a)
(b)
Fig. 3.8 Flujo unidimensional: (a) flujo en un tubo; (b) flujo entre placas paralelas.
V1
V2
Fig. 3.9
Perfiles de velocidad uniforme.
Flujo inviscido: Los efectos viscosos no influyen de manera significativa en el flujo. Flujo viscoso: Los efectos de la viscosidad son importantes.