Lab 5 Flujo Externo 2015-1

Sección Ingeniería Mecánica Laboratorio de Energía

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA Sección Mecánica - Área de Energía LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

QUINTA SESIÓN: FLUJO EXTERNO EXPERIENCIA N° 8: FLUJO EXTERNO EN TUNEL DE VIENTO SUBSÓNICO 1. OBJETIVO: • • •

Trazar la distribución de presiones alrededor de un cilindro circular liso y determinar el ángulo de despegue de la capa límite. Determinar el coeficiente de arrastre experimental para un cilindro circular liso. Visualizar la distribución de presiones alrededor de un perfil aerodinámico.

2. EQUIPOS E INSTRUMENTOS •

• • • • • • •

Un motor eléctrico Crompton Parkinson: potencia : 25 HP velocidad : 1760 rpm voltaje : 380 V, trifásico 60 HZ Ventilador centrífugo velocidad : 860 rpm Difusor seguido de una zona de regulación de flujo que contiene tres mallas uniformadas. Zona de trabajo de sección aproximada de 18” x 18” y con descarga a la atmósfera. Una válvula de compuerta que permite regular el flujo del ventilador centrífugo. Ventanas transparentes ubicadas en la zona de trabajo que poseen agujeros laterales donde es posible montar cilindros, perfiles aerodinámicos, etc. Un micromanómetro de Betz cuyo rango es de 5000 N/m2 Un banco de manómetro para registrar las presiones alrededor del perfil aerodinámico de la serie NACA 0012.

3. PROCEDIMIENTO a) Conectar el cilindro con el micromanómetro del Betz. b) Encender la unidad cuidando que la válvula de compuerta se halla completamente cerrada. c) Cuando el ventilador haya alcanzado su ritmo normal de trabajo abrir la válvula de compuerta completamente y proceder a medir las presiones estáticas alrededor del cilindro con variación de 10º. d) Proceder Apagar el equipo cerrando previamente la válvula de compuerta. e) Repetir los pasos para aberturas de la válvula de compuerta correspondientes a 50 vueltas y a 90 vueltas del tornillo de accionamiento de la válvula de compuerta y finalmente desmontar el cilindro.

Sección Ingeniería Mecánica Laboratorio de Energía

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

4. DEDUCCION DE FORMULAS Coeficiente de arrastre

360 º

F =

∑ θ

Pi cos θ

= 0º

F Ac Pi

: : :

θ

:

Ac 36

fuerza de arrastre (N) área del cilindro (m2) presión registrada por el manómetro de Beltz se asume uniforme entre (θ-5)o a (θ+5)o ángulo

Ac = π Dc Lc Lc

CD =

(IV)

(V)

:

longitud del cilindro

F 1/ 2 ρ aire V m2 A p

(VI)

Ap = DCLC

(VII)

LC =

(VIII)

Ap DC Lc CD

: : : :

área proyectada del cilindro (m2) diámetro del cilindro (m) longitud del cilindro (m) coeficiente de arrastre

5. CÁLCULOS Y GRÁFICOS Para cada abertura indicada anteriormente se pide: a) Dibujar alrededor de un cilindro la distribución de presión indicando el número de Reynold correspondiente y el punto o puntos de despegue de la capa límite.

Sección Ingeniería Mecánica Laboratorio de Energía

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

b) Determinar el coeficiente de arrastre teórico del cilindro versus el número de Reynold y compararlo con el teórico. c) Dibujar la distribución de presiones alrededor del perfil. 50 vueltas θº P(θ) P(θ) Cosθ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 Σ(Pi cosθ) -------------------Vm Re F CD 6. BIBLIOGRAFIA • •

Introduction to Fly; Anderson. Mecánica de los Fluidos; Fox.

P(θ)

90 vueltas P(θ) Cos θ

-------------------