A continuación encontrarás un texto que
deberás leer y analizar para dar respuesta a las interrogantes que se
encuentran al final del mismo:
El interés por los flujos compresibles
comenzó con el desarrollo de las turbinas de vapor por el inventor británico Charles Algernon Parsons y el ingeniero
sueco Carl Gustaf Patrik de Laval
durante la década de 1880. En esos mecanismos se descubrió por primera vez el
flujo rápido de vapor a través de tubos, y la necesidad de un diseño eficiente
de turbinas llevó a una mejora del análisis de los flujos compresibles. Pero
los avances modernos tuvieron que esperar al estímulo que supuso el desarrollo
de la turbina de combustión
y la propulsión a chorro en la década de 1930. El interés por los flujos de
alta velocidad sobre superficies surgió de forma temprana en los estudios de
balística, donde se necesitaba comprender el movimiento de los proyectiles. Los
avances más importantes comenzaron hacia el final del siglo XIX, con Ludwig Prandtl y sus discípulos, entre otros,
y crecieron con la introducción de los aviones de alta velocidad y los cohetes
en la II Guerra
Mundial..jpg/800px-FA-18_Hornet_breaking_sound_barrier_(7_July_1999).jpg "Un F/A-18 Hornet volando a velocidad supersónica")
Lo fundamental de flujos compresibles radica
en uno de los principios básicos del flujo compresible que es: la densidad de
un gas cambia cuando el gas se ve sometido a grandes cambios de velocidad y
presión. Al mismo tiempo, su temperatura también cambia, lo que lleva a problemas
de análisis más complejos. El comportamiento de flujo de un gas compresible
depende de si la velocidad de flujo es mayor o menor que la velocidad del sonido.
El sonido es la propagación de una pequeña perturbación, u onda de presión,
dentro de un fluido. Para un gas, la velocidad del sonido es proporcional a la
raíz cuadrada de su temperatura absoluta. La velocidad del sonido en el aire a
20 °C (293 kelvins en la escala
absoluta), es de unos 344 metros por segundo. Si la velocidad de flujo es menor
que la velocidad del sonido (flujo subsónico), las ondas
de presión pueden transmitirse a través de todo el fluido y así adaptar el
flujo que se dirige hacia un objeto. Por tanto, el flujo subsónico que se
dirige hacia el ala de un avión se ajustará con cierta distancia de antelación
para fluir suavemente sobre la superficie. En el flujo supersónico, las ondas
de presión no pueden viajar corriente arriba para adaptar el flujo. Por ello,
el aire que se dirige hacia el ala de un avión en vuelo supersónico no está
preparado para la perturbación que va a causar el ala y tiene que cambiar de
dirección repentinamente en la proximidad del ala, lo que conlleva una
compresión intensa u onda de choque. El ruido
asociado con el paso de esta onda de choque sobre los observadores situados en tierra
constituye el estampido sónico de los aviones supersónicos. Frecuentemente se
identifican los flujos supersónicos por su número de Mach, en honor a Ernst
Mach, que es el
cociente entre la velocidad de flujo y la velocidad del sonido. Por tanto, los
flujos supersónicos tienen un número de Mach superior a 1.
1.-¿
Qué es un flujo comprensible?
2.-¿Cuáles
son los tres
principios fundamentales que se aplican al flujo de fluidos?
3.-¿Cuáles
fueron los principales aportes de: Parsons, de Laval, Prandtl, Williams y Mach?
4.-
Clasificación del sonido en cuanto a su velocidad de propagación, y su relación
con el número de Mach.
1.-¿ Qué es un flujo comprensible?
ResponderEliminar- Sabemos que todos los fluidos son comprensible, esto dado a las características que podemos obtener luego de someterlos a cambios de volumen, si estos son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible, La compresibilidad de un flujo es básicamente una medida en el cambio de la densidad. Los gases son en general muy compresibles, en cambio, la mayoría de los líquidos tienen una compresibilidad muy baja.
2.-¿Cuáles son los tres principios fundamentales que se aplican al flujo de fluidos?
- El principio de la conservación de la masa, a partir del cual se establece la ecuación de continuidad.
- El principio de la energía.
- El principio de la cantidad de movimiento.
3.-¿Cuáles fueron los principales aportes de: Parsons, de Laval, Prandtl, y Mach?
Ludwig Prandtl: desarrolló la base matemática que da sustento a los principios fundamentales de la aerodinámica subsónica. En sus estudios identificó la capa límite, y elaboró la teoría de la línea sustentadora para alas esbeltas.
Charles Algernon Parsons: aporto la invención de la turbina de vapor
Gustav de Laval Nacido: logro diseñar la tobera convergente-divergente que permite extraer la máxima energía de un chorro de aire caliente.
Gracias a Gustav de Laval, las toberas de los aviones de altas prestaciones son retráctiles para adaptarse a las diferentes alturas y presiones que las condiciones dicten.
Ernst Mach: el descubrió la existencia del cono que lleva su nombre. Se trata de una onda de presión de forma cónica que parte de los cuerpos que se mueven a velocidades superiores a la del sonido. Descubrió que la relación entre la velocidad a la que se desplaza el cuerpo y la velocidad del sonido es un factor físico de gran importancia.
4.- Clasificación del sonido en cuanto a su velocidad de propagación, y su relación con el número de Mach.
- Subsónico M < 0,7
- Transónico 0,7 < M < 1,2
- Supersónico 1,2 < M < 5
- Hipersónico M > 5
ResponderEliminarFLUJO COMPRESIBLE
Se denomina flujo compresible a aquel fluido cuya densidad varía significativamente ante un cambio de presión. Tanto los gases, como los líquidos y los sólidos, todos disminuyen su volumen cuando se les aplica una presión
Tres principios fundamentales del flujo de fluidos
Tres principios fundamentales que se aplican al flujo de fluidos son:
1. El principio de conservación de la masa, a partir de la cual se establece la ecuación de continuidad
2. El principio de la energía cinética, a partir del cual se deducen ciertas ecuaciones aplicables al flujo
3. El principio de la cantidad de movimiento, partir del cual se deducen ecuaciones para calcular las fuerzas dinámicas ejercidas por los fluidos en movimiento
Principales aportes de:
Gustav de Laval Nacido
- Durante una época en la que no existía una teoría que explicase el comportamiento de los gases el continuó experimentando y gracias a su gran intuición logro diseñar la tobera convergente-divergente que permite extraer la máxima energía de un chorro de aire caliente.
- Gracias a Gustav de Laval, las toberas de los aviones de altas prestaciones son retráctiles para adaptarse a las diferentes alturas y presiones que las condiciones dicten.
Ludwig Prandtl
ResponderEliminar- Realizó importantes trabajos pioneros en el campo de la aerodinámica, y durante la década de 1920 desarrolló la base matemática que da sustento a los principios fundamentales de la aerodinámica subsónica.
- En sus estudios identificó la capa límite, y elaboró la teoría de la línea sustentadora para alas esbeltas. El número de Prandtl, que desempeña un importante papel en el análisis de problemas de fluidos ha sido nombrado en su honor.
Ernest mach
- Mach estudió sobre todo la física de fluidos a velocidades superiores a la del sonido, y descubrió la existencia del cono que lleva su nombre.
- Se trata de una onda de presión de forma cónica que parte de los cuerpos que se mueven a velocidades superiores a la del sonido.
- Descubrió que la relación entre la velocidad a la que se desplaza el cuerpo y la velocidad del sonido es un factor físico de gran importancia.
- Dicho factor se conoce con el nombre de número de Mach, en su honor. Una velocidad de Mach 2,7 significa que el cuerpo se mueve a una veloci¬dad 2,7 veces superior a la de propaga¬ción del sonido.
Charles Algernon Parsons
- Comenzó la fabricación de una revolucionaria turbina de vapor, capaz de generar una alta velocidad (hasta 18.000 revoluciones por minuto), que terminó en 1884. Con ella equipó un veloz barco de vapor que bautizó con el nombre de Turbinia (1894), con el cual demostró la superioridad de la turbina de vapor sobre otro tipo de motores de la época.
John William Strutt,
- También hizo estudios acerca de la capilaridad y del electromagnetismo y aportó ideas a la teoría de la formación y estabilidad de las venas líquidas. Pero probablemente su labor científica más importante consistió en la cuidadosa determinación de las densidades de los gases atmosféricos. Buscando una explicación a la diferencia de densidades del nitrógeno del aire y del obtenido a partir del nitrato amónico, descubrió, en colaboración con Sir William Ramsay, el elemento argón (1894).
Clasificación de los sonidos en cuanto a su velocidad de propagación
El sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire.
La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.
Número Mach
El número Mach (M), conocido en el uso coloquial como mach es una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en que se mueve dicho objeto.
Normalmente, las velocidades de vuelo se clasifican según su número de Mach en:
Subsónico M < 0,7
Transónico 0,7 < M < 1,2
Supersónico 1,2 < M < 5
Hipersónico M > 5
1. Todos los flujos son comprensibles,incluyendo los liquidos, esto cuando cambia de volumen son demasiado grandes que optan una variación de dencidad, para concluir mi opinion es un cambio de dencidad.
ResponderEliminar2.Está pregunta me dice que cuales son los tres principios fundamentales que se aplica al fluido de fluido. Bueno creo que la primera de termo dinamica ya que ella nos dice que en los valances de energia, la segunda de termo dinamicadonde relaciona la transferencia de calor a la reversible como la entropía, y por ultimo las leyes de Newton por cambios cineticos y dinamicos. Y la parte donde dice que El Flujo Rapido Avapor Atraves De Los Tubos: puedo decir que NO SON UNIFORME a lo largo de la corriente.
3. Gustaf de Laval (1845-1913)
Este creo las primeras turvinas a vapor que eran maquinas simples donde trabajaban con escalamientos y de presion respectivamente que eran de tipo acción.
Charles Parsons (1854-1931)
teniendo los canicimientos de dichas maquinas a vapor el tambien trabajo con las de gas a un que el resultado no fue de exito para ese entonces por falta de disponivilidad de material para las turbinas y falta de medios para comprimir el aire.
EN CONCLUCIÓN ESTOS SEÑORES TRABAJARON CON TURBINAS DE ACCIÓN Y REACCIÓN. (maquinas de émbolos y rotatibos).
Ernst Mach (1838-1916)
Gran Teorico Físico donde descubrio la velocidad de objeto con respecto a la velocidad del sonido.
4. Para comparar el comportamiento del fluido alrededor de distintas condiciones(es posible gracios al comportamiento del fluido en el entorno de un objeto es igual siempre que su número Mach sea el mismo) es gracias a las ondas de cho,ya que el número Mach se utiliza con objeto moviendose a la velocidad de un fluido y el flujo fluyendo dentro de toberas definidas.
1.-¿ Qué es un flujo comprensible?
ResponderEliminarR: Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercano a la velocidad del sonido.
2.-¿Cuáles son los tres principios fundamentales que se aplican al flujo de fluidos?
R: los tres principios fundamentales aplicados al fluido comprensible son:
*El principio de conservación de la masa, a partir de la cual se establece la ecuación de continuidad
*El principio de la energía cinética, a partir del cual se deducen ciertas ecuaciones aplicables al flujo
*El principio de la cantidad de movimiento, partir del cual se deducen ecuaciones para calcular las fuerzas dinámicas ejercidas por los fluidos en movimiento
3.-¿Cuáles fueron los principales aportes de: Parsons, de Laval, Prandtl, Williams y Mach?
*Parsons:
Mejor conocido por su invención de la turbina de vapor.1 Trabajó como ingeniero en el proyecto de dinamos y turbinas para la generación de eletricidad, con gran influencia en los campos naval y de ingeniería eléctrica. También desarrolló equipamientos ópticos, como reflectores y telescopios.
*de Laval:
Inventó una centrifugadora capaz de separar fácilmente la leche de la mantequilla, que poco después fue usada para esta función en muchos lugares. Durante toda su vida se interesó por temas como la aerodinámica o la iluminación eléctrica gracias a esto consiguió crear más de 35 patentes mientras mantenía una empresa con más de 90 ingenieros a su servicio.
Durante una época en la que no existía una teoría que explicase el comportamiento de los gases el continuó experimentando y gracias a su gran intuición logro diseñar la tobera convergente-divergente que permite extraer la máxima energía de un chorro de aire caliente.
Gracias a Gustav de Laval, las toberas de los aviones de altas prestaciones son retráctiles para adaptarse a las diferentes alturas y presiones que las condiciones dicten.
*Prandtl:
Realizó importantes trabajos pioneros en el campo de la aerodinámica, y durante la década de 1920 desarrolló la base matemática que da sustento a los principios fundamentales de la aerodinámica subsónica. En sus estudios identificó la capa límite, y elaboró la teoría de la línea sustentadora para alas esbeltas. El número de Prandtl, que desempeña un importante papel en el análisis de problemas de fluidos ha sido nombrado en su honor.
También destacaron sus trabajos en mecánica de sólidos y estructural, en particular su contribución a la teoría de la torsión mecánica, la teoría de membranas, la capacidad portante de los terrenos y sus aplicaciones al diseño de cimentaciones, además de sus aportaciones a la teoría de la plasticidad.
*Williams:
Realizó importantes trabajos sobre la luz, el color, la electricidad, la dinámica de la resonancia y las vibraciones de gases y sólidos elásticos. También fue el responsable de la determinación de unidades eléctricas de medida.
*Mach:
Mach estudió sobre todo la física de fluidos a velocidades superiores a la del sonido, y descubrió la existencia del cono que lleva su nombre. Se trata de una onda de presión de forma cónica que parte de los cuerpos que se mueven a velocidades superiores a la del sonido. Descubrió que la relación entre la velocidad a la que se desplaza el cuerpo y la velocidad del sonido es un factor físico de gran importancia. Dicho factor se conoce con el nombre de número de Mach, en su honor. Una velocidad de Mach 2,7 significa que el cuerpo se mueve a una velocidad 2,7 veces superior a la de propagación del sonido.
4.- Clasificación del sonido en cuanto a su velocidad de propagación, y su relación con el número de Mach.
*Subsónico M < 0,7
*Transónico 0,7 < M < 1,2
*Supersónico 1,2 < M < 5
*Hipersónico M > 5
Levy Teran ci: 12540591
ResponderEliminar1- R: Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercano a la velocidad del sonido.
2- R: La mecánica de fluidos parte de tres ecuaciones fundamentales que son: la ecuación de continuidad, la ecuación de la cantidad de movimiento, y la ecuación de la conservación de la energía. Estas ecuaciones pueden darse en su formulación integral o en su forma diferencial, dependiendo del problema. A este conjunto de ecuaciones dadas en su forma diferencial también se le denomina ecuaciones de Navier-Stokes (las ecuaciones de Euler son un caso particular de la ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos sin viscosidad).
3- R:
Aportes de Parsons y Laval:
El interés por los flujos compresibles comenzó con el desarrollo de las turbinas de vapor por el inventor británico Charles Algernon Parsons y el ingeniero sueco Carl Gustaf Patrik de Laval durante la década de 1880. En esos mecanismos se descubrió por primera vez el flujo rápido de vapor a través de tubos, y la necesidad de un diseño eficiente de turbinas llevó a una mejora del análisis de los flujos compresibles
Aportes de Prandtl:
El número de Prandtl, que desempeña un importante papel en el análisis de problemas de fluidos ha sido nombrado en su honor.
• El Número de Prandtl (Pr) es un número adimensional proporcional al cociente entre la difusividad de momento (viscosidad) y la difusividad térmica.
Aportes de Williams Froude:
En la mecánica de fluidos un parámetro adimensional lleva su nombre: el número de Froude. Que es un número adimensional que relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y la fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido
Aportes de Mach:
Mach estudió sobre todo la física de fluidos a velocidades superiores a la del sonido, y descubrió la existencia del cono que lleva su nombre. Se trata de una onda de presión de forma cónica que parte de los cuerpos que se mueven a velocidades superiores a la del sonido. Descubrió que la relación entre la velocidad a la que se desplaza el cuerpo y la velocidad del sonido es un factor físico de gran importancia. Dicho factor se conoce con el nombre de número de Mach
4- R: Los flujos compresibles pueden ser clasificados de varias maneras, la más común usa el número de Mach (Ma) como parámetro para clasificarlo.
Donde V es la velocidad del flujo y a es la velocidad del sonido en el fluido.
• Prácticamente incompresible: Ma < 0.3 en cualquier parte del flujo. Las variaciones de densidad debidas al cambio de presión pueden ser despreciadas. El gas es compresible pero la densidad puede ser considerada constante.
• Flujo subsónico: Ma > 0.3 en alguna parte del flujo pero no excede 1 en ninguna parte. No hay ondas de choque en el flujo.
• Flujo transónico: 0.8 ≤ Ma ≤ 1.2. Hay ondas de choque que conducen a un rápido incremento de la fricción y éstas separan regiones subsónicas de hipersónicas dentro del flujo. Debido a que normalmente no se pueden distinguir las partes viscosas y no viscosas este flujo es difícil de analizar.
• Flujo supersónico: 1.2 < Ma ≤ 3. Normalmente hay ondas de choque pero ya no hay regiones subsónicas. El análisis de este flujo es menos complicado.
• Flujo hipersónico: Ma > 3. Los flujos a velocidades muy grandes causan un calentamiento considerablemente grande en las capas cercanas a la frontera del flujo, causando disociación de moléculas y otros efectos químicos