Vamos a considerar un tunel de viento simple en 2 dimensiones (x,y) que consta de 2 partes principales. La contracción o admisión (convergente) de dimensiones (W,H) y la sección de ensayo de dimensiones (L,D). En la figura se muestran dos casos, usando una contracción recta (caso A) y luego una contraccion suave (caso B) muy similar a los tuneles reales.
Consideramos un flujo de aire de [m/s] impuesto en las sección S0 de entrada al tunel (
). Este aire fluye a través de la contracción y luego ingresa a la sección de ensayo. El flujo termina por escapar a la atmósfera a través de la sección de salida S1 (
). Aquí se asume presión atmosférica
[atm] (101325 [Pa]). Las propiedades termofísicas del fluido (aire) son su densidad
[kg/m
] y su viscosidad dinámica
[Kg/(ms)].
El parámetro adimensional que caracteriza el flujo es el número de Reynolds () en la sección de ensayos, definido por
donde es el diámetro de la sección de ensayos y
es la velocidad promedio en la entrada de la sección de ensayos.
Casos a resolver
Ud. va a resolver el campo de flujo en las dos situaciones que describen a continuación.
Caso A: Utilizará la contracción recta rectangular de dimensiones ( [cm],
[cm]) de la figura y la conectará a la sección de ensayos de dimensiones (
[cm],
[cm]). Resolverá para una malla gruesa y luego para una malla fina.
Caso B: Utilizará la contracción suave generada por una función de la forma
Los campos fluidodinámicos que se obtienen son: El campo vectorial de velocidad del fluido
y el campo escalar de presión
, ambos campos son funciones del tiempo y la posición.
En ambos casos se pide :
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Existen cálculos teóricos que permiten estimar el perfil de velocidad para el flujo desarrollado. Este cálculo lo realizaremos en clase, usando argumentos de similitud con un balance de fuerzas fluidas.