PIV-Mecánica de Fluidos

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[pic 24]Imagen 3: Imagen de calibración para la toma de imágenes a la izquierda del obstáculo.

Centro

[pic 25]Imagen 4: Campo de velocidad y líneas de corriente el centro del obstáculo.

[pic 26]Gráfico 5: Gráfico de la velocidad en función de la posición en el centro del obstáculo.

El gráfico 5 analiza la velocidad transversal en una línea vertical que se traza justo en el centro.

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Gráfico 6: Histograma que muestra la frecuencia de la velocidad al centro del obstáculo.

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Gráfico 7: Distribución de la velocidad en cada eje para cada partícula del fluido al centro del obstáculo.

[pic 29]Imagen 5: Imagen de calibración para la toma de imágenes al centro del obstáculo.

Derecha[pic 30]Imagen 6: Campo de velocidad y líneas de corriente a la derecha del obstáculo.

[pic 31]Gráfico 8: Gráfico de la velocidad en función de la posición a la derecha del obstáculo

El gráfico 8 analiza la velocidad transversal en una línea vertical que se traza justo a la derecha del obstáculo.

[pic 32]

Gráfico 9: Histograma que muestra la frecuencia de la velocidad a la derecha del obstáculo.

[pic 33]

Gráfico 10: Distribución de la velocidad en cada eje para cada partícula del fluido a la derecha del obstáculo.

Se obtuvieron también las velocidades promedio para cada uno de los casos, se muestran en la tabla a continuación.

U [m/s]

Izquierda

0,00239

Centro

0,00236

Derecha

0,00235

Tabla 2: Velocidad para cada uno de los casos.

Luego con la fórmula de diámetro hidráulico anteriormente descrita de obtiene:

(3)[pic 34]

Como se tienen las demás propiedades del agua, es posible determinas el número de Reynolds para cada caso:

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Tabla 3: Propiedades físicas (teóricas) del agua.

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Tabla 4: Números de Reynolds obtenidos para cada posición de la cámara.

4. Análisis y conclusiones

Para llevar a cabo el análisis del fluido que trasporta el canal, y como es su comportamiento en cada una de las posiciones estudiadas, es necesario interpretar en cada caso el número de Reynolds obtenido. Pero como se puede apreciar en la tabla 4, en cada caso se obtuvieron valores de Reynolds inferiores a 2000, lo que indica que en los tres casos el fluido tiene un régimen laminar.

Como se puede apreciar en la imagen 2 las líneas de corriente no presentan mayor distorsión, siguiendo una misma velocidad, manteniendo su dirección y magnitud, esto se puede ver en los gráficos 3, donde se ve que la mayoría de las partículas tiene una velocidad un poco mayor a 0 en la dirección del flujo y 4, en donde se muestra una gran concentración de partículas que tienen prácticamente la misma velocidad (poco mayor a 0 [m/s] en la dirección del flujo y en promedio 0 en dirección vertical), cabe destacar que hay partículas que tienen una velocidad prácticamente 0, esto es porque en ese sector se genera el punto de estancamiento.

Con respecto al gráfico 1 se puede apreciar el perfil de velocidad poco antes del obstáculo, y este cumple con lo esperado, ya que se aprecia una velocidad mayor hacia el centro que en los extremos, esto es dado por la condición de adherencia con las paredes que tiene un fluido.

Ya en el centro (imagen 4) se puede apreciar por las líneas de capo como aumentando un poco su rapidez pasan por arriba y abajo del obstáculo para mantener el flujo constante. Y al igual que en el caso anterior se puede apreciar que la velocidad de las partículas tiene una clara tendencia, en los gráficos 6 y 7 se muestran las concentraciones de partículas que tienen tendencia a mantener una velocidad promedio en dirección del flujo y 0 verticalmente. Aun así se aprecian generación verticidades y estancamiento porque la velocidad disminuye un poco en esta sección.

En el gráfico 5, es clara la condición de adherencia que se puede ver en un perfil de velocidad sin la presencia de un obstáculo, aquí el obstáculo hace que el fluido fluya a una velocidad mayor por los extremos para mantener el caudal.

Finalmente en la sección derecha se pueden apreciar los vórtices totalmente desarrollados (imagen 6). Y en promedio la velocidad has disminuido por esto mismo, pero lo más destacable aquí, es que como se puede apreciar en los gráficos 9 y 10, la concentración de partículas con la misma velocidad ya no es tan clara como en las dos secciones anteriores. En la dirección del flujo se puede apreciar que en este caso las velocidades van de aproximadamente 0 m/s a 0,015, y en las dos secciones anteriores van de 0 a menos de 0,005. Esto dado a la generación de vórtices en donde se tienen partículas con velocidades en todas direcciones

Dada la presencia de un obstáculo y la generación de verticidades es que poco después del obstáculo se tengan las velocidades mostradas en el gráfico 8, en donde las vorticidades en el centro provocan que fluya líquido a mayor velocidad por los extremos.

Una de las grandes ventajas