La Fluidodinámica (Hidrodinámica) es el estudio de los fluidos (líquidos y gases) en movimiento. Por ejemplo, el flujo del agua en un tubo, la sangre que corre por las arterias de una persona, el flujo de aire a través de aviones y coches, fenómenos climáticos, etc.

Modelo de Fluido Ideal.

Si se puede considerar un fluido como ideal, las ecuaciones que gobiernan el flujo pueden simplificarse.

El fluido ideal tiene cuatro características:

Fluido Incompresible

La densidad nunca cambia. Los líquidos en general satisfacen esta condición, los gases no.

Fluido no viscoso (invicto)

Es el fluido cuya viscosidad es suficientemente pequeña para ser despreciada. Cuanto mayor es la viscosidad mayor la dificultad para el fluido fluir. La viscosidad es una resistencia al flujo, es análoga a la fricción cinética. Es una suposición más fácil de obtener con los gases que con los líquidos, en general.

Flujo laminar

Se caracteriza por líneas de cadenas suaves y movimiento altamente ordenado, y es turbulento cuando tiene fluctuaciones de velocidad y movimiento altamente desordenado.

Flujo estacionario

La velocidad del fluido, en cada punto del mismo, es constante en el transcurso del tiempo.

Describiendo flujos

Los flujos pueden ser descritos por líneas de corriente:

• La trayectoria seguida por una "partícula de fluido" es llamada línea de corriente;
• Las líneas de corrientes vecinas constituyen un tubo de líneas de corriente.

Propiedades de las líneas de corriente:

• Las líneas de corriente nunca se cruzan;
• La velocidad de la partícula en el fluido es tangente a la línea de corriente;
• La velocidad es mayor donde las líneas de corriente están más cerca.

FLUJO

Para entender el concepto de flujo, antes hay que recordar la definición de sección recta, ver figura.

Hay dos tipos de caudal:

Voltaje volumétrico \ ((Q_ {vol}) \)

Se denomina caudal volumétrico el volumen del fluido que fluye, a través de una sección recta, por unidad de tiempo. El flujo volumétrico \(Q_{vol}\) un tubo que tiene un área de sección transversal \ (A \) es la tasa de tiempo en el que un volumen de fluido a través de esta sección. Matemáticamente tenemos: $$Q_{vol} = \frac {\Delta V} { \Delta t}= \frac{A \cdot \Delta x} { \Delta t} = A \cdot v, $$ siendo \(A \) la cruz - área de la sección de flujo, \(\Delta V\) el volumen atravesado \ (a \) en el intervalo de tiempo \ (\ Delta t \) y \( v \) es la velocidad de las partículas del fluido .

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La masa \(\Delta m\) de fluido que fluye a través de una sección recta en un intervalo de tiempo \(\Delta t\) se denomina flujo de masa $$Q_{m} = \frac {\Delta m} { \Delta t} = \frac{ \rho \Delta V} { \Delta t} = \rho A v , $$ siendo \(\rho\) densidad del fluido, \(A\) a la cruz - área de sección fluido y \(v\) es la velocidad de las partículas del fluido.

Cuando adoptamos una sección tranversal cualquiera, que no sea la recta, el flujo dependerá de cómo esta sección está posicionada en relano la dirección de la velocidad del fluido.

ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD

Cuando un fluido incompresible fluye a través de un tubo, la ley de conservación de la masa requiere que la cantidad de fluido en volumen o masa que entra en el tubo sea igual a la que deja el tubo. Es decir, el producto del área de la sección transversal del caño por la velocidad de flujo es constante en todos los puntos del tubo.

Matemáticamente, podemos expresar la ecuación de continuidad para dos puntos en el tubo: $$A_{1}v_1 = A_2v_2 .$$

La ecuación de continuidad sólo se aplica si, para un volumen de fluido que entra en un tubo, tenemos un volumen de cantidad correspondiente que deja el tubo en el mismo intervalo de tiempo.

Una consecuencia importante de la ecuación de la continuidad: el flujo es rápido en las partes estrechas y lento en las partes anchas.