Fuerza De Arrastre (1).docx

Fuerza de arrastre Depende de propiedades del fluido y del tamaño, forma y velocidad del objeto relativa al fluido. De acuerdo a si el objeto se desplaza a alta o baja velocidad, dicha fuerza puede ser lineal o cuadrática en v.

{

⃗ f a= −b 1 ⃗ν2( para velocidades pequeñas ) −b2 v ^v ( para velocidades grandes) Notar que: F a es el de la velocidad del objeto relativa al fluido, 1) la dirección de ⃗ y su sentido se opone al movimiento (es decir siempre produce una desaceleración) 2) en las constantes bi se encuentran las dependencias con las propiedades mencionadas del fluido y del objeto. 3) Dimensiones: [b1]= kg/s, [b2]= kg/m. _Arrastre: es la disminución de la velocidad de un objeto.

__suave ----- áspero

Coeficiente de arrastre cd para una esfera como función del número de Reynolds,

La metodología propuesta, sobre la base de la geometría analítica y vectorial, permite obtener la fuerza de arrastre total que ejerce el fluido sobre la superficie a analizar de un cuerpo sólido.

_Determinación de las componentes del vector fuerza de arrastre actuando sobre el baricentro

Esquema del vector de fuerza de arrastre

resultante

Δ ¿ ¿ F Rab ¿ actuando en el baricentro del ¿ ¿ ⃗¿ ¿

elemento finito triangular.

F RA ) El vector de la fuerza de arrastre total (⃗ actuante sobre el cuerpo se obtiene mediante la sumatoria de las componentes vectoriales de la fuerzas de arrastre resultantes en el baricentro de cada uno de los triángulos de la superficie, analizada del mismo, quedando finalmente la sumatoria de las componentes de la fuerza de arrastre total en la dirección de la velocidad del aire, al anularse las otras dos componentes radiales por la condición de simetría.

CONCEPTOS IMPORTANTES DE LA FUERZA DE ARRASTRE -

FLUIDO VISCOSIDAD CAPA LIMITE DE AIRE RÉGIMEN NUMERO DE REYNOLDS

LEY DE STOKES Se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. La ley de Stokes nos da dicha fuerza para una esfera: Fr= 6πηvr, donde r es el radio de la esfera. Cuando una disolución precipita, la velocidad de sedimentación está determinada por la ley de Stokes y vale: v=(2r2(ρ0−ρ)g)/9η

LEY DE STOKES

f d=6 π Rnv

cuerpo de quelacumple de Stokesdel se fluido. ve Donde R es el radio de la esfera, v su Un velocidad esfera ylalaley viscosidad sometido a dos fuerzas la gravitatoria y la de arrastre. En el momento que ambas se igualan su aceleración se vuelve nula y su velocidad constante.

La ley de stokes es el principio usado en los viscosimetros de la bola en caida libre, en los que el fluido esta puesto en un tubo vertical de vidrio y una esfera.

Ferza de empuje

Fb

Vs= velocidad de caída de la partícula g= aceleración de la gravedad 9.8m/ s 2

FD

Fuerza de retardo

μ=viscosidad de fluido [pa*s] P1 = densidad del líquido o fluido [kg/ m 3 ] Pp = densidad de la partícula esférica

Fg Fuerza de la gravedad

NUMERO DE REYNOLS Depende de la velocidad del fluido, del diámetro de tubería, o diámetro equivalente si la conducción no es circular, y de la viscosidad cinemática o en su defecto densidad y viscosidad dinámica. En una tubería circular se considera: • Re < 2300 El flujo sigue un comportamiento laminar. • 2300 < Re < 4000 Zona de transición de laminar a turbulento. • Re > 4000 El fluido es turbulento.

FORMULA DE REYNOLS

- Dónde: d = diámetro de la tubería - v = velocidad del fluido - ρ = densidad del fluido - μ = viscosidad del fluido