3: Flujo más allá de una esfera II - Ley de Stokes, La ecuación de Bernoulli, Turbulencia, Capas límite, Separación de flujo
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- 3.1: Introducción y la ecuación de Navier-Stokes
- Una ecuación de movimiento para un fluido viscoso cuando las fuerzas que actúan en o sobre el fluido son las de viscosidad, gravedad y presión, se llama ecuación Navier-Stokes. La ecuación Navier-Stokes es notoriamente difícil de resolver en un problema de flujo dado para obtener distribuciones espaciales de velocidades y presiones y esfuerzos cortantes. Básicamente las razones son que el término aceleración es no lineal, lo que significa que involucra productos de derivados parciales, y el término viscoso-fuerza contiene secon
- 3.2: Flujo más allá de una esfera con números bajos de Reynolds
- Comenzaremos con los patrones de flujo y las fuerzas de fluido asociadas con el flujo de un fluido viscoso más allá de una esfera restringiendo la consideración a números bajos de Reynolds.
- 3.3: Flujo Inviscido
- A lo largo de los últimos ciento cincuenta años se ha dedicado un vasto cuerpo de análisis matemático a una especie de fluido que solo existe en la imaginación: un fluido inviscido, en el que no actúan fuerzas viscosas. Esta ficción (en realidad no existe tal cosa como un fluido inviscido) permite un nivel de progreso matemático no posible para flujos viscosos, porque el término viscoso-fuerza en la ecuación Navier-Stokes desaparece, y la ecuación se vuelve más manejable.
- 3.4: La ecuación de Bernoulli
- En el ejemplo de flujo inviscido más allá de una esfera descrita en la sección anterior, la presión es alta en puntos donde la velocidad es baja, y viceversa. No es difícil derivar una ecuación, llamada ecuación de Bernoulli, que da cuenta de esta relación.
- 3.5: Turbulencia
- La mayoría de los flujos fluidos de interés en la ciencia, la tecnología y la vida cotidiana son flujos turbulentos, aunque hay muchas excepciones importantes a esa generalización. La turbulencia puede definirse vagamente como un componente irregular o aleatorio o estadístico del movimiento que bajo ciertas condiciones se superpone sobre el movimiento medio o general de un fluido cuando ese fluido fluye más allá de una superficie sólida o más allá de una corriente adyacente del mismo fluido con diferente velocidad.
- 3.6: Capas límite
- Una capa límite es la zona de flujo en las inmediaciones de una superficie sólida o límite en la que el movimiento del fluido se ve afectado por la resistencia de fricción ejercida por el límite. La condición de no deslizamiento requiere que la velocidad del fluido en contacto directo con el límite sólido sea exactamente la misma que la velocidad del límite; la capa límite es la región del fluido próxima al límite a través del cual la velocidad del fluido califica a la de la parte no afectada del flujo.
- 3.9: Asentamiento de Esferas
- En esta sección se abordan algunas ideas básicas sobre el asentamiento de esferas sólidas bajo su propio peso a través de fluidos inmóviles. Este es un tema importante en meteorología (granizo), sedimentología (granos de sedimentos) y tecnología (balas de cañón y naves espaciales). En esta sección veremos la velocidad de sedimentación terminal de las esferas como un problema aplicado. Al final voy a hacer algunos comentarios sobre la complicada cuestión del tiempo y la distancia que se necesita para que una esfera logre su terminal de asentamiento veloc