Practica2_aerodinamia Coeficientes de Resistencia Al Avance

Coefcientes de Resistencia al Avance

Objetivo: Determinar experimentalmente los coefcientes de resistencia al avance de dierentes cuerpos para un valor de número de Reynolds. Para esta práctica el material y el quipo utiliado ue el si!uiente: "#enerador de viento. "$ discos de %&' (& y )& de diam. "*an+metro dierencial. ",sera de -( mm de diam. "únel de viento con ondo plano. "/ivel de burbuja. burbuj a. "0ari "0arilla lla soport sop orte. e. "ubo Pitot "Dinam+metro con escala de & a &.( /. "1arro soporte "1uerpo uselado de -( mm de diam y 2-& de cuerda. "3emiserio de -( mm de diam. Desarrollo de la práctica

4e determinaron las condiciones ambientales del laboratorio in5ciales midi6ndolas en el bar+metro' term+metro e 7i!r+metro antes de iniciar la práctica y fnaliando la misma' obteniendo los si!uientes datos: Condiciones Ambientales Temperatura ambiente (°C) Presión baromtrica (mm!") !umedad Relativa (#)

Inicial

Final

Promedio

82.2

88.)

82.9-

-)9.-

-)9.$

-)9.%

)

)

9.-&

1on los datos promedio se determino la densidad del aire' encontrada en el laboratorio con el si!uiente procediendo. Presi+n barom6trica corre!ida.  P . corr = P . prom prom

[

+

1 0.0000184

+

1 0.0001818

1

° C  1

° C 

(T  prom ) (T  prom)

]

 P .corr =589.4 mmHg

[

 1

+ 0.0000184 +

1 0.0001818

1

° C  1

° C 

(21.95 ° C ) (21.95 °C )

]

 P .corr =587.294 mmHg 2

Presi+n de saturaci+n ; lb / ft  ujo

/s

/s

2

D Resistenci a *edida ;/<

=2.06 x 10− UTM / m s 6

D Resistencia *edida ;@!<

A Aon!itud de Reerencia ;m<

4 Brea rontal ;m8<

C   =

/umero de Reynolds ;

 !∗ "

 ρ∗# ∗ $  μ

ℜ=

<

,sera 1uerpo 1urrentilin eo 1uerpo 1urrentilin eo ;inverso< Placa circular ;pequeCa< Placa circular ;mediana< Placa circular

&.&$ &

&.&2 &.&&.2&&.89

&.&&$2 &

&.&&2 &.&&&.&2&&.&89

&.&-( &.&2-

&.&2&.&% &.&-( &.&)

 

−3 2.463 x 10

 

−3 2.463 x 10

 

−3 2.463 x 10

−3 1.257 x 10

 

   

−3 2.463 x 10 −3 5.026 x 10

 

&.(&9 &

5

0.00490 x 10

 

&.8&$

5

 

0.00490 x 10

 

0.1308 x 10

2.9)) 8.2$ 8.))

5

0.18312 x 10

5

5

 

0.18312 x 10

 

0.2616 x 10

5

;!rande< 4emieser a

&.&

&.&2--

&.&-(

0alor de resistencia media a kg f  . 0.03  N  9.81 m

2

=0.0031 kg f  x

2

=0.005 kg f  x

2

=0.0029 kg f  x

/s

0.05 N  9.81 m

/s

0.29  N  9.81 m

/s

  0.01 N  9.81 m

2

/s

  0.105 N  9.81 m

2

/s

=0.0105 kg f 

  0.155 N  9.81 m

=0.001 kg f 

2

/s

=0.0155 kg f 

1oefciente de arrastre de cada objeto.  C   = !∗" C  %sf%ra =

/ m ∗2.463 x 10− m

C  Cc)'v%rso =

C  PCm=

C  PCg=

2

20 N 

C  Cc&rr%'t(l('%o =

C  PCp=

0.03 N 

 

3

2

−3 2 2.463 x 10 m

/m ∗

20 N 

0.01 N 

20 N 

/ m ∗2.463 x 10− m 2

3

0.05 N 

/ m ∗1.257 10− m 2

20 N 

3

2

/ m ∗5.026 x 10− m

20 N 

C  "%m(%sf%ra =

3

=2.13

2

=2.88

0.29 N 

  2

3

0.077 N 

  20 N 

=0.203

2

/ m ∗2.463 x 10− m 2

2

/ m ∗2.463 x 10− m 2

1alculo de la velocidad

=0

=1.988

0.105 N 

  20 N 

=0.609

0

 

 

2

3

2

=1.563

 

−3 2.463 x 10

2.-($

 

5

0.18312 x 10

√

∗!

√

2

/m # = = =6.613 m / s  ρ z 0.9146 kg m / m 2

∗

2 20 N 

2

3

1alculo de /umero de Reynolds  ρ∗# ∗ $  μ

ℜ= ℜ= ℜ=

ℜ= ℜ=

ℜ= ℜ=

ℜ=

0.9146

3

2

kgm / m ∗6.613 m / s ∗0.056 m −5 1.84961 x 10 kg m 3

/s

5

=0.18312  x 10

2

/ m ∗6.613 m / s ∗0.015 m =0.00490 x 10 − 1.84961 x 10 kg m / s

0.9146 kgm

5

5

0.9146

3

2

kgm / m ∗6.613 m / s ∗0.015 m −5 1.84961 x 10 kg m 3

/s

5

=0.00490  x 10

2

/ m ∗6.613 m / s ∗0.04 m = 0.1308 x 10 − 1.84961 x 10 kg m / s

0.9146 kgm

5

5

0.9146

3

2

kgm / m ∗6.613 m / s ∗0.056 m −5 1.84961 x 10 kg m 3

/s

5

=0.18312  x 10

2

/ m ∗6.613 m / s ∗0.08 m =0.2616 x 10 − 1.84961 x 10 kg m / s

0.9146 kgm

5

5

0.9146

3

2

kgm / m ∗6.613 m / s ∗0.056 m −5 1.84961 x 10 kg m

/s

5

=0.18312  x 10

Para concluir con la práctica se desmonto todo el sistema y como antes se menciono' se midieron las condiciones ambientales fnales. Cuestionario 1. Comparar los coefcientes aquí obtenidos con los mostrados en la literatura especializada y comentar los resultados.

Aos coefcientes de arrastre mostrados en el libro en comparaci+n con los obtenidos en la práctica son muy similares

,s posible que en comparaci+n de las dos lecturas especialiadas el calculo del coefciente de arrastre se muestre muy similar en la mayor5a de los cuerpos que se anali+ este coefciente varia ya sea en mayor o menor medida con el estudiado' sin embar!o se encuentra bajo el ran!o establecido. Donde se muestran mejores aproximaciones es sin duda en el caso de la esera' mostrando un coefciente de arrastre muy similar al de la primera bio!ra5a ;2ujo' el numero de Reynolds tambi6n lo 7ará con ello la resistencia al arrastre tendrá un cambio aumentando' todo implica que la resistencia medida esta involucrada. 1aso contrario que disminuyes tu >ujo' tanto la resistencia' el coefciente de resistencia al avance y el numero de Reynolds tambi6n disminuirán. ,ste en+meno no solo es exclusivo de la esera ya que se presenta en la mayor5a de todos los cuerpos. Puede tener un mayor impacto en una esera' sin embar!o matemáticamente en todos los cuerpos debe ser muy parejo.

".#Es posible que la suma de los coefciente de resistencia al avance de las partes de un cuerpo sea mayor que el valor de coefciente de resistencia al avance del cuerpo entero$

4i ya que el coefciente de cuerpo entero muestra un solo dato debido a sus dimensiones' pero si este se analia varias partes la suma de los dos coefcientes tendrán un dato mayor' en el caso de la semiesera que al tenerse dos cuerpos orman un dierente coefciente que el de una esera completa' en otro caso como el de las placas que al unirse dependiendo de su tamaCo pueden tener la orma que el cuerpo currentilineo' sin embar!o la suma de todos estos cuerpos será muc7o mayor que el del cuerpo en orma individual. %.#&e las opciones mostradas indique de que tipo son los coefcientes de resistencia al avance que se determinaron en la practica.  '( Cd de ricci)n *esuerzo viscoso(. +( Cd por distribuci)n de presiones. C( Cd totales *debido a la suma de los anteriores( ,undamente su respuesta.

4e determin+ con el 1d total' de la suma tanto del 1d de ricci+n y el de distribuci+n de pesos' al saber que con el >uido que se trabaje siempre 7abrá una viscosidad' mientras que al estar tomando el dato de la presi+n dinámica eso !enera tener tambi6n un 1d que involucre presiones' esto si!nifca que siempre el cuerpo estará sujeto al esuero viscoso del >uido y mas con la presiones distribuidas sobre el.

Conclusiones

Eueron al fnaliar la practica ' determinados cada a uno de los valores que corresponden al coefciente de resistencia al avance' realiado con diversos cuerpos' as5 poderse entender en su orma que implica la resistencia medida y si el uso de estos cuerpos en orma individual es comparable a un cuerpo entero o que orme las caracter5sticas de varios en uno solo. De manera que con la literatura seleccionada los resultados que se presentaron ueron +ptimos a lo que se realio en la practica  junto a los cálculos. Para que al fnal se pudiese determinar con todo esto un valor adimensional correspondiente al numero de Reynolds.