MECANICA DE FLUIDOS. Breve Introduccióm Teórica con Problemas Resueltos - 2ª Edición

Cap. 1 Introducción a la Mecánica de Fluidos. Propiedades de los fluidos
1.1 Introducción. Fluido desde el punto de vista molecular
1.2 Fluido desde el punto de vista termodinámico
1.3 Fluido desde el punto de vista mecánico
1.4 Aproximación del continuo
1.5 Equilibrio termodinámico local
1.6 Propiedades de los fluidos
1.6.1 Módulo de elasticidad
1.6.2 Coeficiente de expansión térmica
1.6.3 Colofón sobre módulo de elasticidad y coeficiente de expansión térmica
1.6.4 Tensión superficial
1.6.5 Definición de viscosidad
Problemas
1. Balance de fuerzas en un conducto
2. Viscosímetro cilíndrico
3. Viscosímetro esférico
4. Viscosímetro cónico
Cap. 2 Cinemática de fluidos
2.1 Concepto de derivada sustancial, material o total
2.2 Concepto de flujo convectivo a través de una superficie
2.3 Concepto de Circulación
2.4 Líneas de corriente, trayectoria y traza
2.4.1 Líneas de Senda o Trayectoria
2.4.2 Líneas de Traza
2.4.3 Líneas de Corriente
2.4.4 Concepto de línea fluida
2.5 Concepto de vorticidad e irrotacionalidad
2.6 Estudio cinemático del movimiento de una partícula
Problemas
5. Variación del volumen de fluido al variar parámetros termodinámicos
6. Cálculo de parámetros cinemáticos, aceleración, vorticidad
7. Cálculo de parámetros cinemáticos, líneas de corriente, traza y trayectoria
8. Cálculo global de parámetros cinemáticos
Cap. 3 Estática de fluidos
3.1 Ecuación diferencial de la estática de fluidos
3.2 Ecuación diferencial del movimiento del fluido como sólido rígido
3.3 Ecuación diferencial del movimiento del fluido como sólido rígido, coordenadas cilíndricas
3.4 Fuerzas sobre superficies planas
3.5 Fuerzas sobre superficies curvas
3.6 Fuerzas sobre volúmenes sumergidos
Problemas
9. Fuerzas sobre cuerpos sumergidos, esfera
10. Cuerpos sumergidos entre dos fluidos
11. Fuerzas sobre superficies
12. Fluido como sólido rígido
Cap. 4 Ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos
4.1 Introducción. Ecuación de transporte de Reynolds
4.2 Ecuación de continuidad de la masa en forma integral
4.2.1 Ecuacion de continuidad, en modo diferencial
Problemas
13. Vaciado de un depósito troncocónico convergente
14. Vaciado de un depósito troncocónico divergente
15. Flujo que fluye por un conducto divergente
16. Vaciado de un depósito con múltiples agujeros
17. Evolución de un fluido de densidad variable por un conducto
18. Variación temporal de la presión en un cilindro
19. Evolución del fluido compresible en una suspensión hidráulica
Cap. 5 Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
5.1 Forma integral
5.2 Forma diferencial de la ecuación de cantidad de movimiento
5.3 Ecuación de cantidad de movimiento en forma integral y para sistemas no inerciales de coordenadas
5.4 Ecuación de cantidad de movimiento en forma diferencial para sistemas no inerciales
Problemas
20. Fuerza de un chorro sobre una superficie semiesférica
21. Cantidad de movimiento sobre una superficie cónica
22. Fuerza del fluido sobre un azud
23. Fuerza de un chorro sobre un álabe
24. Fuerza de reacción sobre un depósito móvil
25. Principio de funcionamiento de un helicóptero
26. Fuerza de reacción de un motor de avión
27. Aceleración de un cohete
28. Movimiento de un avión de pasajeros
29. Sistemas no inerciales de coordenadas I
30. Sistemas no inerciales de coordenadas II
31. Fuerzas actuantes en el interior de una servoválvula
Cap. 6 Ecuación del momento de la cantidad de movimiento, momento cinético
6.1 Ecuación del momento cinético para sistemas inerciales de coordenadas
6.2 Aplicación de la ecuación del momento cinético a turbomáquinas
6.3 Ecuación de momento cinético para sistemas no inerciales de coordenadas
Problemas
32. Aplicación a un aspersor giratorio
33. Turbina Pelton
34. Aspersor con álabes
35. Helicóptero
36. Aspersor inclinado
Cap. 7 Ecuación de conservación de la energía
7.1 Introducción
7.2 Composición del término trabajo
7.3 Ecuación de la energía para turbomáquinas, caso máquinas térmicas e hidráulicas
7.4 Forma diferencial de la ecuación de la energía
Problemas
37. Compresor
38. Bombeo de combustible
39. Hovercraft
40. Turbina axial
Cap. 8 Flujo con viscosidad dominante
8.1 Flujo entre dos placas paralelas
8.2 Flujos independientes del tiempo
8.2.1 Flujo de Couette - Poiseulle plano
8.2.2 Flujo de Couette
8.2.3 Flujo de Hagen-Poiseulle o Poiseulle plano
8.3 Flujo dependiente del tiempo
8.3.1 Flujo de Rayleich
8.4 Flujo estacionario en conductos circulares
8.4.1 Flujo de Poiseulle
8.5 Concepto de pendiente motriz
8.6 Flujo en un conducto anular
8.6.1 Considérese ahora el caso en que ambos cilindros son estacionarios pero existe una diferencia de presión entre los extremos de los cilindros
8.6.2 Caso genérico de flujo entre dos cilindros concéntricos, en donde existe
desplazamiento en dirección axial de ambos cilindros y gradiente de presiones entre extremos de los cilindros
8.7 Flujo entre cilindros concéntricos giratorios
8.8 Flujos con aceleración despreciable
8.8.1 Introducción
8.8.2 Teoría de la lubricación de Reynolds. Flujo unidireccional.
8.8.2.1 Cojinetes hidrostáticos planos, patín de Michel.
8.8.2.2 Ecuación de lubricación de Reynolds para flujo bidimensional unidireccional. Coordenadas cartesianas
8.8.2.3 Ecuación de lubricación de Reynolds para flujo bidireccional, tridimensional. Coordenadas cartesianas
8.8.2.4 La ecuación de lubricación de Reynolds en régimen transitorio, flujo bidimensional tridireccional. Coordenadas cartesianas
8.8.3 Flujos con aceleración despreciable. Cojinetes cilíndricos cargados estáticamente
Problemas
41. Flujo entre dos cilindros concéntricos giratorios
42. Flujo radial entre dos cilindros concéntricos
43. Cojinete esférico
44. Flujo radial entre dos placas planas
45. Patín deslizante con ranura
46. Patín deslizante inclinado
47. Flujo entre pistón y camisa
48. Flujo transitorio en un conducto
49. Cojinete hidrodinámico cilíndrico I
50. Cojinete hidrodinámico cilíndrico II
51. Caudal de fugas en una mini turbina
52. Patín de Michel
53. Flujo de pérdidas en la placa de cierre de una bomba de pistones
54. Patín deslizante mixto
55. Flujo en una válvula de asiento cónico
Cap. 9 Análisis adimensional
9.1 Introducción
9.2 Fundamentos del análisis adimensional
9.3 Teorema de ? ó Buckingham
9.3.1 Caso del cálculo de las pérdidas de energía en una tubería
9.4 Extensión del ejemplo utilizando el método matricial
9.5 Método de normalización de las ecuaciones o método del análisis inspeccional
9.6 Algunos de los grupos adimensionales más comunes en Mecánica de Fluidos son:
9.7 Pruebas con modelos, extrapolación de resultados
Problemas
56. Grupos adimensionales que caracterizan el flujo incompresible en conductos
57. Grupos adimensionales que caracterizan el flujo compresible en conductos
58. Grupos adimensionales para una turbomáquina que opera con fluido compresible
59. Grupos adimensionales para un vertedero triangular
60. Grupos adimensionales aplicables a barcos
Cap. 10 Flujo interno
10.1 Introducción
10.2 Tipos de flujo
10.3 Establecimiento de flujo en un conducto
10.4 Primera ley de la termodinámica aplicada al flujo en tuberías
10.5 El término de pérdidas
10.6 Pérdidas menores o singulares
10.7 Casos posibles de problemas en sistemas de tuberías
10.8 Conductos en serie y en paralelo, y conductos ramificados
10.8.1 Características de los sistemas en serie
10.8.2 Características de los sistemas en paralelo
10.9 Concepto de longitud equivalente
10.10 Conductos no circulares. Concepto de diámetro hidráulico
10.11 Sistemas de conductos ramificados
Problemas
61. Flujo en conductos ramificados
62. Flujo entre dos depósitos
63. Central térmica
64. Sistema de tres depósitos
65. Sistema con múltiples depósitos
Cap. 11 Capa límite, flujo externo, flujo potencial
11.1 Capa límite
11.1.1 Introducción
11.1.2 Efectos de la capa límite sobre el flujo, concepto de espesor de desplazamiento de la capa límite
11.1.3 Concepto de espesor de cantidad de movimiento para la capa límite
11.1.4 Ecuación diferencial de Prandtl para el análisis de la capa límite
11.1.5 Ecuación integral de cantidad de movimiento para la capa límite. Ecuación de Von Karman
11.1.6 Evaluación de los parámetros de la capa límite para el flujo sobre una placa plana
11.1.6.1 Características para la capa límite en la región laminar
11.1.6.2 Capa límite turbulenta
11.2 Flujo externo
11.2.1 Introducción
11.2.2 Fuerza sobre cuerpos, resistencia y sustentación
11.2.3 Conceptos de vórtice libre y vórtice forzado
11.2.4 El teorema de Kutta-Joukowsky (válido para flujo subsónico)
11.2.5 Sustentación sobre cilindros y esferas giratorias, efecto Magnus
11.3 Introducción al Flujo Potencial
11.3.1 Ecuaciones de Euler y Bernoulli
11.3.2Concepto de potencial de velocidades y función de corriente
Problemas
66. Capa límite en una embarcación
67. Capa límite en una aeronave
68. Capa límite en conductos sumergidos
69. Efecto Magnus I
70. Distribución de presión en un tornado
71. Efecto Magnus II
72. Vórtices bajo las alas de aeronaves
Cap. 12 Golpe de ariete
12.1 Fenómeno físico
12.2 Expresiones para obtener el valor de la presión máxima o sobrepresión en el conducto
12.3 Estudio temporal de las perturbaciones de presión en un punto genérico del conducto
12.4 Ecuaciones diferenciales que caracterizan el fenómeno del golpe de ariete
12.4.1 Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
12.4.2 Ecuación de continuidad
12.4.3 Modificación de las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento para que puedan ser aplicadas a transitorios y conductos deformables
12.4.4 Simplificación de las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento en régimen transitorio
Problemas
73. Golpe de ariete I
74. Golpe de ariete II
Cap. 13 Flujo compresible
13.1 Relaciones termodinámicas
13.2 Concepto de propiedades de estancamiento
13.3 Estudio de la propagación de una onda débil en un fluido compresible. Concepto de velocidad del sonido y el número de Mach. Límite de incompresibilidad
13.4 Relación entre el número de Mach y las propiedades de estancamiento del Fluido
13.5 El cono de Mach
13.6 Características de las ondas de choque
13.7 Estudio del flujo isentrópico y estacionario para un gas ideal
13.8 Condiciones críticas
13.9 Flujo unidimensional en un conducto de área variable
13.9.1 Concepto de caudal de bloqueo
13.9.2 Evolución del flujo en una tobera convergente
13.9.3 Evolución del flujo en una tobera convergente divergente
13.10 Flujo compresible unidimensional estacionario en conductos de sección constante
13.10.1 Flujo adiabático sin transferencia de calor y con fricción, flujo de Fanno
13.10.2 Flujo compresible isotérmico con fricción en una conducción larga de sección constante
13.10.2.1 Concepto de condición límite en flujo isotérmico con fricción
13.10.3 Flujo compresible estacionario con transferencia de calor y sin fricción. Flujo de Rayleigh
13.10.3.1 Ecuaciones gobernantes
13.10.3.2 Características del fluido para condiciones de máxima entalpía y máxima entropía
13.10.3.3 Intersección entre las líneas de Fanno y Rayleigh
13.10.3.4 Propiedades termodinámicas de flujo estacionario unidimensional con adición de calor
Problemas
75. Descarga de un depósito
76. Flujo compresible entre dos depósitos
77. Aplicación del método de Bergh-Tijdemann
78. Flujo compresible en conductos de sección constante I
79. Flujo compresible en conductos de sección constante II
80. Ondas de choque oblicuas
81. Tobera supersónica
Nomenclatura
Bibliografía