Capítulo 08: Flujo potencial y mecanica de fluidos computacional

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.82 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.82.El avión ultraligero Gossamer Condor, de propulsión humana, fue el primero en completar, en 1977, el trayecto en forma de ocho del premio Kremer. Su envergadura era de 29 m, con una cuerda media de Cmed…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.81 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.81.Un ala de gran envergadura provista de un perfil NACA 4412, con una cuerda de 75 cm, se ensaya a 45 m/s a nivel del mar en un túnel de viento. El ala genera una sustentación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.80 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.80.La expresión para la sustentación de un perfil bidimensional, Ecuación (8.69), se obtuvo aplicando la transformación de Joukowski, ζ = z + a2 /z, donde z = x + iy y ζ = η + iβ,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.79 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.79.Explique el sistema de imágenes que se necesita para simular el flujo debido a una fuente bidimensional situada asimétricamente entre dos paredes paralelas, como en la Figura P8.79. Calcule la velocidad en x = a sobre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.78 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.78.Indique el sistema de imágenes que se necesita para construir el flujo debido a una corriente uniforme sobre un cuerpo semiinfinito de Rankine confinado entre dos paredes paralelas, como en la Figura P8.78. Para las dimensiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.77 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.77.Discuta cómo se podría interpretar el flujo del Problema P8.58 mediante la construcción de un sistema de imágenes con paredes circulares. ¿Por qué hay dos imágenes en lugar de una? Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.76 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.76.Utilice el método de las imágenes para determinar el flujo alrededor de un cilindro circular a una distancia 4a de una pared, como se muestra en la Figura P8.76. Para ilustrar el efecto de la pared,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.75 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.75.Utilizando las cuatro fuentes necesarias para determinar el flujo de la Figura P8.72 mediante el método de las imágenes, determine la intensidad de la fuente m que induciría una velocidad de 4,0 m/s en el punto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.74 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.74.Un torbellino bidimensional de intensidad K está atrapado en una esquina, como en la Figura P8.74. Calcule la velocidad inducida resultante en el punto B, (x, y) = (2a, a), y compárela con la velocidad inducida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.73 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.73.Explique el sistema de imágenes que se necesita para simular el flujo debido a una fuente bidimensional situada a distancias distintas de dos paredes perpendiculares, como se muestra en la Figura P8.73. Calcule el punto de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.72 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.72.Utilice el método de las imágenes para determinar el flujo debido a una fuente bidimensional de intensidad +m cerca de dos paredes, como se muestra en la Figura P8.72. Dibuje esquemáticamente la distribución de velocidades a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.71 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.71.Demuestre que las líneas de corriente ψ(r, θ) en coordenadas polares, Ecuación (8.10), son perpendiculares a las líneas equipotenciales φ(r, θ). Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.69 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.69.Investigue el potencial complejo ƒ(z) = A cosh [/(z/a)] y dibuje las líneas de corriente en el interior de la región mostrada en la Figura P8.69. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.70 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.70.Demuestre que el potencial complejo ƒ(z) = U'{z + 1 4 a coth [/(z/a)]} representa el flujo en torno a un cuerpo de forma oval situado entre dos placas paralelas y = ±1 2a. ¿Cuál es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.68 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.68.Investigue el potencial complejo ƒ(z) = U’z + m ln [(z + a)/(z – a)] e interprete el flujo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.67 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.67.Investigue el potencial complejo ƒ(z) = U'(z + a2 /z) e interprete el flujo Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.66 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.66.De acuerdo con la teoría no viscosa, la velocidad a lo largo de la cuña del Problema P8.65 se puede escribir en la forma analítica U(x) = Cxm, donde m = n – 1 y n…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.65 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.65.El flujo potencial alrededor de una cuña de semiángulo θ conduce a una aplicación muy importante de la teoría de la capa límite laminar, los denominados flujos de Falkner-Skan [15, págs. 242-247]. Sea x la distancia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.64 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.64.Considere el potencial de velocidades en coordenadas polares φ = B r1,2 cos(1,2θ), donde B es una constante. Compruebe si ∇2 φ = 0. Si es así, determine la función de corriente asociada ψ(r, θ), dibuje…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.63 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.63.El flujo del Problema P8.62 simula el punto de remanso cerca de una pared curva con una protuberancia, en lugar de la pared plana de la Figura 8.14b. Determine la altura máxima H de la protuberancia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.62 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.62.El potencial complejo del flujo debido a la combinación de un punto de remanso, Figura 8.14b, y una fuente en el origen es: ƒ(z) = Az2 + m ln z Dibuje las líneas de corriente para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.61 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.61.Dibuje las líneas de corriente en el cuadrante superior derecho dadas por la Ecuación (8.49) para n = 4. ¿Cómo aumenta la velocidad con la distancia x medida desde el origen a lo largo del eje…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.60 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.60.Uno de los flujos en rincones de la Figura 8.15 está dado en coordenadas cartesianas por la función de corriente ψ = A(3yx2 – y3 ). ¿Cuál es? ¿Puede demostrar la correspondencia a partir de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.59 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.59.Por analogía con el Problema P8.58, dibuje las líneas de corriente debidas a dos torbellinos bidimensionales de intensidad +K en el sentido opuesto a las agujas del reloj situados en (0, 0) y (4a, 0) más…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.58 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.58.Dibuje las líneas de corriente debidas a la combinación de un sumidero bidimensional de intensidad –m situado en el origen y dos fuentes de intensidad +m situadas en (a, 0) y (4a, 0). Consejo: se formará…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.57 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.57.En principio, es posible utilizar cilindros giratorios como alas de avión. Considere un cilindro de 30 cm de diámetro girando a 2400 rpm que se utiliza para sustentar un avión de 55 kN en vuelo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.56 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.56.Se estudia utilizar un cilindro con sondas de presión en θ = 180° y 150° como velocímetro en una corriente libre. La diferencia de presiones sería una medida de la velocidad de la corriente U’. Para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.55 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.55.Suponga que el barco con rotor Flettner de la Figura P8.54 tiene un coeficiente de resistencia de 0,005. ¿A qué velocidad navegaría el barco en agua de mar a 20 °C con vientos de 20 ft/s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.54 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.54.El barco original de Flettner movido por cilindros giratorios medía aproximadamente 100 ft de largo, desplazaba 800 toneladas y tenía un área mojada de 3500 ft2 . Como se muestra en la figura P8.54, disponía de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.53 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.53.Modifique el Problema P8.52 como sigue. Con los mismos datos para el barco, determine la velocidad del viento, en mi/h, para que el barco se mueva a la velocidad óptima de 8 nudos paralela a su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.52 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.52.El barco con rotor Flettner de la Figura E8.2 tiene un coeficiente de resistencia hidrodinámica de 0,006, basado en una superficie mojada de 45 ft2 . Si el rotor gira a 220 rpm, determine cuál es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.51 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.51.Modifique el Problema P8.50 como sigue. Sea la velocidad máxima sobre el obstáculo Umáx = 1,5U. Determine (a) la distancia h y (b) la altura del obstáculo Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.50 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.50.Para simular el flujo alrededor de un obstáculo bidimensional se utiliza una línea de corriente del flujo alrededor de un cilindro circular, como se muestra en la Figura P8.50. La altura del obstáculo es a/2, siendo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.49 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.49.La fuerza del Problema P8.48 puede ser bastante grande cuando el viento es fuerte. Suponga que se hace un agujero en el punto A del cobertizo para igualar pi a la presión en este punto de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.48 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.48.Un viento con velocidad U’ y presión p’ sopla sobre un cobertizo que tiene forma semicilíndrica de radio a y longitud L (Figura P8.48). La presión interior es pi . Utilizando la teoría no viscosa, obtenga…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.47 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.47.Un cilindro circular se instrumenta con dos sondas de presión superficiales que permiten medir las presiones pa en θ = 180° y pb en θ = 105°. La intención es utilizar el cilindro para medir la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.46 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.46.Se fabrica un cilindro remachando dos canales semicirculares por el interior, como muestra la Figura P8.46. Hay 10 remaches por metro de longitud en cada lado y la presión manométrica en el interior es de 50…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.45 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.45.Si se añade una cierta circulación K al flujo alrededor del cilindro del Problema P8.43, (a) ¿para qué valor de K empezará el flujo a cavitar sobre la superficie? (b) ¿Dónde comenzará la cavitación? (c) En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.44 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.44.Suponga que al cilindro del Problema P8.43 se le añade la circulación suficiente para que los puntos de remanso se sitúen en θ = 35° y 145°. ¿Cuál es la intensidad K en m2 /s? Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.43 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.43.Determine la intensidad λ, en m3 /s, que debe tener un doblete para simular el flujo sin circulación de una corriente uniforme a 6 m/s alrededor de un cilindro de 1 m de diámetro. Si el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.42 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.42.¿Para qué valor de K/(U’a) la velocidad en el punto más alto del óvalo de Kelvin es igual a 4U? ¿Cuál es la altura h/a de este óvalo? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.41 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.41.Un óvalo de Kelvin está formado por un par de torbellinos bidimensionales con K = 9 m2 /s, a = 1 m y U = 10 m/s. ¿Cuáles son la altura, anchura y velocidad en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.40 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.40.Represente esquemáticamente las líneas de corriente debidas a una corriente uniforme U’, dos fuentes bidimensionales de intensidad +m situadas en (x, y) = (+a, 0) y (–a, 0), y un sumidero bidimensional en el origen de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.39 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.39.Determine el valor del parámetro m/(U’a) para el cual la velocidad en el punto central del óvalo de Rankine es igual a 3U’. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.38 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.38.Represente las líneas de corriente debidas a la combinación de una corriente uniforme U en la dirección x más una fuente de intensidad m situada en (a, 0) y un sumidero de intensidad –m situado en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.37 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.37.Un óvalo de Rankine de 2 m de largo y 1 m de ancho está inmerso en una corriente uniforme de U’ = 10 m/s, como en la Figura P8.37. Determine (a) la velocidad en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.36 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.36.Cuando se combina una pareja fuente/sumidero bidimensional de intensidad m = 2 m2 /s con una corriente uniforme, se forma un óvalo de Rankine cuya altura es de 40 cm. Sabiendo que a = 15 cm,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.35 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.35.Considere tres fuentes bidimensionales iguales de intensidad +m dispuestas en forma triangular: una en (a/2, 0), otra en (–a/2, 0) y otra en (0, a). Dibuje las líneas de corriente de este flujo. ¿Hay puntos de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.34 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.34.Considere tres fuentes bidimensionales iguales de intensidad +m situadas en (x, y) = (0, +a), (0, 0) y (0, –a). Represente esquemáticamente las líneas de corriente resultantes, indicando la posición de los puntos de remanso. ¿Cómo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P8.32 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P8.32.Represente esquemáticamente las líneas de corriente del flujo debido a la superposición de dos fuentes bidimensionales iguales de intensidad +m situadas en (+a, 0) y (–a, 0) y una corriente uniforme U’ = ma. ¿Aparece algún…