Mecanica de Fluidos en Ingenieria

Description

Mecánica de fluidos en ingeniería Índice Prólogo 1. Introducción a lamecánica de fluidos 1.1. El campo fluido 1.1.1. Definiciones y magnitudes cinemáticas 1.1.2. Sistemas coordenados ortogonales 1.1.3. Relaciones de Frenet y coordenadas naturales 1.1.4. La derivada sustancial 1.1.5. Teoremas fluidos 1.1.6. Integrales extendidas a volúmenes fluidos 1.2. Fuerzas, tensiones y corrimientos 1.2.1. Fuerzas másicas y volumétricas 1.2.2. Fuerzas y tensiones superficiales 1.2.3. Descripción del movimiento en el continuo 1.2.4. Relación entre tensiones y deformaciones 1.2.5. Ecuaciones de Cauchy y Navier-Stokes 1.3. Fenómenos, procesos y propiedades 1.3.1. Fenómenos de transporte, difusividades y simultaneidad 1.3.2. Viscosidad y reología 1.3.3. Densidad y estado 1.3.4. Procesos termodinámicos y trabajos 1.3.5. Coeficientes de compresibilidad y otros 1.3.6. Fenómenos de interfase y capilares 1.3.7. Presión de vapor 1.4. Fluidostática 1.4.1. Condiciones de estabilidad en el campo gravitatorio 1.4.2. Equilibrio relativo 1.4.3. Fuerzas y empujes sobre superficies 1.4.4. Principio de Arquímedes 1.4.5. Flotación y estabilidad 2. Ecuaciones fundamentales y análisis dimensional 2.1. Principios integrales de conservación 2.1.1. Conservación de la masa 2.1.2. Conservación de la cantidad de movimiento 2.1.3. Conservación de la energía 2.2. Ecuaciones en forma diferencial 2.2.1. Principios de conservación 2.2.2. Generación y transporte de vorticidad 2.2.3. Otras ecuaciones en forma diferencial 2.3. Análisis dimensional y de magnitud 2.3.1. Homogeneidad dimensional y semejanza física 2.3.2. Semejanza física en mecánica de fluidos 2.3.3. Grupos adimensionales característicos 2.3.4. Análisis por órdenes de magnitud 2.3.5. Condiciones de incompresibilidad 2.3.6. Semejanza física en las turbomáquinas 2.3.7. Leyes de semejanza y teoría de modelos 3. Flujos característicos y dinámica de fluidos 3.1. Ecuaciones de Euler y Bernoulli 3.1.1. Ecuaciones de Euler en coordenadas intrínsecas 3.1.2. Energía mecánica y potencia de un flujo 3.1.3. Difusión de la energía cinética 3.2. Flujo irrotacional o potencial 3.2.1. Dominios de irrotacionalidad 3.2.2. Características del movimiento irrotacional 3.2.3. Movimiento bidimensional en torno a un cilindro 3.2.4. Generación de sustentación en un perfil alar 3.3. Movimiento en medios permeables 3.3.1. Descripción macroscópica del movimiento 3.3.2. Condiciones de contorno y ley de la refracción 3.3.3. Movimiento de líquidos en capas freáticas 3.4. Flujo unidireccional incompresible 3.4.1. Condiciones de unidireccionalidad 3.4.2. Algunas soluciones laminares 3.4.3. Movimiento en conductos de sección lentamente variable 3.5. Lubricación por película líquida 3.5.1. Movimiento estacionario bidimensional 3.5.2. Generalización tridimensional. Ecuaciones de Reynolds 3.5.3. Lubricación fluidostática 3.6. Flujo compresible estacionario 3.6.1. Efecto de una perturbación y número de Mach 3.6.2. Flujo homentrópico unidimensional 3.6.3. Movimiento en conductos de sección lentamente variable 3.6.4. Flujo en una tobera convergente-divergente 3.7. Ondas en el seno de un fluido 3.7.1. Ondas sonoras respecto del reposo 3.7.2. Ondas simples no lineales 4. Turbulencia y capa límite 4.1. Turbulencia 4.1.1. Escalas características 4.1.2. Movimiento turbulento medio 4.1.3. Tensiones y ecuaciones de Reynolds 4.1.4. Energía cinética y vorticidad 4.1.5. Movimientos turbulentos unidireccionales 4.1.6. Viscosidad de remolino y longitud de mezcla 4.1.7. Distribución de velocidad próxima a una pared 4.1.8. Movimientos turbulentos libres 4.2. Capa límite 4.2.1. Ecuaciones características y analogía de Reynolds 4.2.2. Espesores típicos de la capa límite 4.2.3. Ecuación integral de von Kármán 4.2.4. Capas límite laminar y turbulenta 4.2.5. Desprendimiento de la capa límite 5. Complementos y aplicaciones 5.1. Aplicaciones de las ecuaciones de Euler y Bernoulli 5.1.1. Tubos piezométricos y de Pitot, y sonda de Prandtl 5.1.2. Medida diferencial del caudal 5.1.3. Introducción a la descarga de un depósito 5.1.4. Establecimiento de una corriente desde un depósito 5.2. Procesos de descarga 5.2.1. Descarga de un líquido desde un depósito 5.2.2. Descarga del gas contenido a presión en un calderín 5.3. Balance energético en una máquina 5.3.1. Ecuación de la energía mecánica 5.3.2. Altura manométrica y formas de energía específica 5.3.3. Pérdidas y rendimientos característicos 5.4. Teoría unidimensional para turbomáquinas 5.4.1. Velocidades características en un rotor 5.4.2. Conservación del momento cinético 5.4.3. Ecuaciones de Euler 5.4.4. Grado de reacción y característica real 5.5. Flujo incompresible en tuberías 5.5.1. Ecuación de Bernoulli generalizada 5.5.2. Ecuación del sistema y punto de funcionamiento 5.5.3. Cálculo de pérdidas 5.5.4. Sistemas simples unidireccionales 5.6. Lubricación por fluidos 5.6.1. Cojinetes por patín oscilante 5.6.2. Cojinetes cilíndricos 5.7. Flujo de fluidos no newtonianos 5.7.1. Flujo por un tubo capilar 5.7.2. Flujo por un canal plano 5.8. Discontinuidades en el seno de un fluido 5.8.1. Condiciones generales de compatibilidad 5.8.2. Expansión isentrópica de Prandtl-Meyer 5.8.3. Superficies de discontinuidad tangencial 5.8.4. Ondas de choque normales 5.9. Generalización del flujo compresible 5.9.1. Flujo sin rozamiento con aporte de calor 5.9.2. Flujo adiabático con rozamiento 5.9.3. Flujo isotérmico 5.9.4. Flujo de descarga de un calderín por un conducto 5.9.5. Solución general del flujo compresible 5.10. Sobre el índice politrópico 5.10.1. Límites naturales para el índice politrópico 5.10.2. Generación de líneas isotrópicas 5.10.3. Relación con el número de Mach Anexo. Ecuaciones diferenciales de la mecánica de fluidos Bibliografía