1.-Introducción. - U

ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
Informe Laboratorio 7
“Capa Límite”
Integrantes:
Curso:
Profesor:
Fecha de entrega:
-Pablo Carvajal Álvarez.
-Matías Jiménez Rivas.
-Sebastián Lobos Opitz.
ME3301-Mecánica de Fluidos
Williams Calderón.
14 de Diciembre de 2011.
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
Índice.
1.-Introducción. ................................................................................................................................. 1
2.-Objetivos. ........................................................................................................................................ 2
3.-Desarrollo experimental y resultados. ............................................................................................ 3
3.1.- Montaje y metodología........................................................................................................... 3
3.2.-Memória de cálculo. ................................................................................................................ 3
3.3.-Resultados. ............................................................................................................................... 3
4.-Discusiones...................................................................................................................................... 7
5.-Conclusión. ...................................................................................................................................... 7
6.-Aplicaciones .................................................................................................................................... 8
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
1.-Introducción.
La capa límite es una delgada zona de fluido muy cercana a la superficie de los
cuerpos que presenta grandes variaciones de la velocidad y donde se concentran los
efectos viscosos. Fue un término acuñado aproximadamente en 1904 por Ludwing Prandtl
en un artículo de mecánica de fluidos.
El tema consiste en que por efecto de la viscosidad las partículas muy cercanas a la
pared se encuentran con la misma velocidad de la pared y a medida que se alejan de la
misma va variando su velocidad hasta alcanzar la velocidad que se le aplica al fluido.
Visualmente sería algo así:
Figura N°1: “Perfil de velocidades de capa límite”
Para esta experiencia se utilizará el túnel de viento HM170 al cual se le incorporará
el modelo HM170.24 para el estudio de la capa límite sobre una placa lisa. Se realizarán
mediciones de la velocidad del fluido en distintos punto a lo largo y alto de la placa para
poder determinar así su perfil de velocidades de capa límite.
1
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
2.-Objetivos.
Mediante el siguiente laboratorio se pretende estudiar la capa límite en una
superficie plana, sobre la cual se hace incidir una corriente uniforme de aire a una
velocidad Vo determinada. El estudio se llevará a cabo en un túnel de viento que posee
incorporado el modelo HM170.24 que sirve para estudiar la capa límite de una placa.
Se determinará el perfil de velocidades sobre la placa para distintas posiciones a lo
largo y alto de la placa y se discutirá en base a lo esperado con la teoría si es correcto lo
obtenido o no.
2
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
3.-Desarrollo experimental y resultados.
3.1.- Montaje y metodología.
3.2.-Memória de cálculo.
3.3.-Resultados.
Gráfico distancia x=0
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
17.50
18.00
18.50
19.00
19.50
20.00
20.50
21.00
Velocidad [m/s]
Figura N°3.3.1: “Curvas Características en Caudal Máximo”
3
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
Gráfico distancia x=30
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
20.00
25.00
Velocidad [m/s]
Gráfico distancia x=60
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
0.00
5.00
10.00
15.00
Velocidad [m/s]
4
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
Gráfico distancia x=90
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
20.00
25.00
Velocidad [m/s]
Grafico distancia x=120
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
0.00
5.00
10.00
15.00
Velocidad [m/s]
5
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
Grafico distancia x=150
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
20.00
25.00
Velocidad [m/s]
Grafico distancia x=176
12
Altura y [mm]
10
8
6
4
2
0
0.00
5.00
10.00
15.00
Velocidad [m/s]
6
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
4.-Discusiones.
5.-Conclusión.
7
ME3301-Mecánica de Fluidos
Semestre primavera 2011
Informe Laboratorio 7
6.-Aplicaciones
La teoría de la capa límite ha permitido gran parte del desarrollo de alas de aviones
modernos y del diseño de turbinas de gas y compresores. Como la capa límite explica una
resistencia al cambio de velocidad de las partículas cercanas a un objeto por efecto de la
viscosidad, por la ley de Bernoulli, implica una variación en las presiones del fluido, que
pueden dar lugar luego a efectos como son la fuerza de sustentación y otro muy
importante que es la resistencia aerodinámica. Como consecuencia de esto es que su
aplicación permite mejorar la aerodinámica de perfiles de automóviles, barcos, aviones,
etc.
Otra aplicación existe al analizar cómo se comporta esta capa en la superficie
escamosa de los peces con tal de crear trajes para buzos con menor resistencia al agua.
8