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NAVIER-STOKES

¿Qué temas de Navier–Stokes trabajamos?

• Ecuación de Navier–Stokes (forma práctica):


Balance local de cantidad de movimiento (inercia) = fuerzas de presión + fuerzas viscosas + fuerzas de cuerpo.
Identificación de términos: convectivos, gradientes de presión, viscosidad, gravedad.

• Hipótesis típicas de parcial (para simplificar sin regalar puntos):


Flujo estacionario / no estacionario.
Incompresible.
1D / 2D.
Simetría.
Flujo plenamente desarrollado.
Sin fuerzas de cuerpo / con gravedad.

• Casos clásicos que toma la cátedra (los “de manual”):

  • Poiseuille en conducto circular (perfil parabólico, caudal, tau en pared).

  • Poiseuille entre placas (canal plano).

  • Couette (una placa móvil, esfuerzo viscoso dominante).

  • Couette–Poiseuille (placa móvil + gradiente de presión).

  • Película sobre pared inclinada (si la ven en tu programa).

• Condiciones de contorno (lo que cierra el ejercicio):


No-slip en paredes: u = 0 o u = U (si la pared se mueve).
Simetría en el eje: du/dr = 0.
Presiones impuestas: dp/dx constante o Δp/L.
Compatibilidad con continuidad.

• Resultados que suelen pedir:


Perfil u(y) o u(r).
Velocidad máxima y velocidad media.
Caudal Q.
Esfuerzo cortante tau(y) y tau_w.
Pérdida de carga / caída de presión (Δp) y potencia.

• Chequeos y unidades (para no regalar puntos):


Pa, N/m2, m/s, m3/s.
Signo de dp/dx vs sentido del flujo.
Perfil lógico (máximo donde debe, cero en pared).
Orden de magnitud razonable.

Ejercicios resueltos de fluidodinámica viscosa, explicados con el enfoque de la cátedra: planteo de ecuaciones, simplificación por hipótesis y cierre con condiciones de contorno para obtener perfiles de velocidad, caudal, esfuerzos y pérdidas.

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TEORÍA DE NAVIER-STOKES

FLUIDOS- NAVIER STOKES TEORIA

FLUIDOS- NAVIER STOKES TEORIA

EJERCICIO DE PARCIAL RESUELTO EN HOJA

Sobre una cinta transportadora con pendiente 30° se desliza una placa cuadrada de 1 m de lado, que pesa 5 kg. Entre la cinta y la placa hay una lámina de aceite de 1 mm de espesor.

a) ¿A qué velocidad deberá moverse la cinta para que la placa se mantenga estática en su lugar?
b) Grafique la distribución de velocidades y la de tensión de corte.
c) ¿Cuánto vale la vorticidad en el punto medio entre la cinta y la placa?

HOJA 1

HOJA 3

HOJA 5

HOJA 2

HOJA 4

HOJA 6

EJERCICIO DE PARCIAL RESUELTO EN VIDEO

Aceite SAE30W escurre por gravedad en el intersticio de 1 cm entre dos placas planas, paralelas y verticales, que ascienden a igual velocidad. Calcule dicha velocidad sabiendo que el caudal es nulo.

FLUIDOS- NAVIER STOKES EJERCIO REGALITO

FLUIDOS- NAVIER STOKES EJERCIO REGALITO

PREGUNTAS FRECUENTES EN NAVIER–STOKES

Por donde empiezo (check rapido):

  • Te piden: perfil u(y), caudal Q, tau, deltaP, fuerza, potencia o vorticidad?

  • Flujo 1D y estacionario (entre placas / tubo) o 2D?

  • Hay gradiente de presion dp/dx o solo gravedad?

  • Incompresible? (casi siempre si es liquido)

  • Condiciones de borde: no slip (u=0), placa movil (u=U), simetria.

Plantilla que mas sale en parciales (1D, estacionario, desarrollado):

  • Se anulan terminos convectivos y queda:
    0 = -dp/dx + mu * d2u/dy2 + rho * g_x

  • Integras 2 veces y aplicas bordes -> sale u(y) (recta + parabola).

Como sacar resultados:

  • Tension de corte: tau = mu * du/dy

  • Caudal: Q =  integral(u(y) dArea)

  • Si te dicen “Q=0” -> impones esa integral y despejas U o dp/dx.

Errores tipicos:

  • Signo de g o dp/dx mal por elegir ejes.

  • Olvidar el ancho b (o “por metro”).

  • No aplicar bien las condiciones de borde.

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