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INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FLUIDOS

Área de Mecánica de Fluidos, Departamento de Mecánica
E.T.S. de Ingenieros Industriales, UNED

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Nota: Estas páginas tienen por objeto proporcionar una breve introducción a la mecánica de fluidos que sirva para abordar el estudio posterior de asignaturas sobre dinámica de fluidos computacional. Las distintas formas simplificadas de las ecuaciones de Navier-Stokes se tratan de forma muy concisa y resumida, por lo que se recomienda la consulta de la bibliografía que se indica si se quiere llevar a cabo un estudio más sistemático y riguroso.

• Índice General

• Introducción
  • Características fundamentales de los fluidos
    • Sólidos y fluidos
    • Líquidos y gases
  • Hipótesis de medio continuo
  • Fuerzas sobre fluidos
    • Fuerzas de volumen
    • Fuerzas de superficie. Tensor de tensiones
      • Tensor de tensiones en un fluido en reposo. Concepto de presión
      • Tensor de tensiones debidas a la viscosidad
  • Conceptos de termodinámica
    • Hipótesis de equilibrio termodinámico local
    • Resumen de algunos conceptos y relaciones termodinámicas
  • Fenómenos de transporte
    • Introducción
    • Transporte de calor por conducción. Ley de Fourier
    • Transporte de masa por difusión. Ley de Fick
    • Transporte molecular de cantidad de movimiento. Fluidos newtonianos
  
  
• Cinemática de fluidos
  • Descripción del campo fluido. Derivada sustancial. Aceleración de una partícula fluida
  • Conceptos de trayectoria y senda de una partícula fluida, traza y línea de corriente
  • Algunos tipos particulares de flujos
  • Análisis del movimiento relativo en el entorno de un punto
  • Circulación. Movimientos irrotacionales
  
  
• Ecuaciones generales de la mecánica de fluidos
  • Derivadas temporales de integrales extendidas a volúmenes fluidos
  • Ecuación de conservación de la masa
    • Forma integral
    • Forma diferencial
    • Ecuación de conservación de las especies
  • Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
    • Forma integral
    • Forma diferencial
      • Ley de Navier-Poisson
      • Leyes constitutivas de fluidos no newtonianos
      • Ecuaciones de Navier-Stokes
    • Ecuación de la vorticidad
    • Ecuación de conservación de la energía mecánica
  • Ecuación de conservación de la energía
    • Forma integral
    • Forma diferencial
      • Ecuación de conservación de la energía interna
      • Ecuación de conservación de la entalpía
      • Ecuación de la entropía
  • Resumen de las ecuaciones de la mecánica de fluidos
    • Condiciones iniciales y de contorno
  
  
• Análisis dimensional y semejanza física

• Formas aproximadas de las ecuaciones de conservación
  • Introducción
  • Aproximaciones de tipo cinemático
    • Flujos con distribución de velocidad solenoidal
    • Flujos irrotacionales. Concepto de potencial de velocidad
    • Flujos bidimensionales. Concepto de función de corriente
    • Otros tipos de flujos
  • Simplificaciones de las leyes constitutivas o de las ecuaciones de estado
    • Flujos barotrópicos
    • Gases perfectos
    • Fluidos incompresibles
      • Formulación basada en la vorticidad y la función de corriente
    • Fluidos ideales
      • Ecuación de Euler-Bernoulli
  • Aproximaciones basadas en consideraciones sobre la dinámica del problema
    • Fluidos en reposo
    • Flujos estacionarios
    • Flujos con efectos de viscosidad dominantes
      • Flujo de Couette
      • Flujo de Hagen-Poiseuille
      • Flujo alrededor de cuerpos con Re
    • Flujos a altos números de Reynolds
    • Tratamiento estadístico de las ecuaciones en flujos turbulentos
      • Modelos de turbulencia
      • Flujos turbulentos en la proximidad de una pared. Ley de la pared
      • Otros métodos de cálculo de flujos turbulentos
    • Aproximación de capa límite
    • Aproximaciones en flujos compresibles
      • Flujo ideal
      • Flujo viscoso
    • Aproximación de Boussinesq
    
    
• Introducción al MEF en mecánica de fluidos
  • Ecuaciones hiperbólicas, parabólicas y elípticas
    • Ejemplos de ecuaciones de distintos tipos
      • Problemas no estacionarios
      • Problemas estacionarios
  • Condiciones iniciales y de contorno
  • Métodos de residuos ponderados
    • Introducción
    • Planteamiento de los métodos de residuos ponderados
  • Formulación débil
    • Caso unidimensional
    • Caso multidimensional
  • Método de los elementos finitos de Galerkin
  • Aplicación del MEF a distintos tipos de flujos
    • Flujos potenciales
    • Problemas de convección-difusión
    • Ecuaciones de Navier-Stokes en flujos incompresibles bidimensionales
       
• Bibliografía

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© 2000, 2001, Departamento de Mecánica, ETSII, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid