Facultad de Ingeniería
División de Ingeniería Mecanica, Eléctrica e Industrial
Departamento de Termoenergía y Mejoramiento Ambiental
Laboratorio de Mecanica de Fluidos II

Túnel de humo

Salón: Laboratorio de Termofluidos



Objetivo: Reforzar los conceptos estudiados con anterioridad y evaluar mediante esta técnica de visualización las zonas de separación de la capa límite.

Tareas
1. Parte teórica (Se estudia antes de realizar la practica y vale 2 puntos)
Existen 2 situaciones de flujo en donde los términos viscosos en la ecuación de Navier-Stokes pueden ser despreciados ¿Cuales? ¿Quién introdujo en la mecanica de fluidos la aproximación de la capa límite y por qué? ¿Cual es la clave para la aplicación exitosa de la aproximación de la capa límite? ¿Cómo se considera la presión a través de una capa límite (dirección y)? ¿Qué se utiliza en la actualidad en lugar de la aproximación de la capa límite? ¿En qué casos se utiliza la visualización con túnel de humo?

2. Descripción del equipo utilizado en el laboratorio
3. Presentación las imagenes obtenidas
4. Descripción de las imagenes comparandolas con las de la literatura
5. Conclusiones.
6.Bibliografía

Equipo:
Túnel de humo

Accesorios:
Modelos aerodinamicos.

Experimento 1

a) Colocar un perfil aerodinamico con diferentes angulos de inclinación.
b) Colocar un cilindro.
c) Colocar diferentes modelos de automóviles.


Puntos a observar:
-Obtener las imagenes de cada caso de estudio y comentar acerca de lo que se haya podido observar, por ejemplo:
1 ¿Qué le sucede al punto de separación en los diferentes modelos con la velocidad?
En el caso del ala de avión ¿Cómo es esta separación con el cambio de angulo respecto del flujo?
En el caso de los modelos automotrices cual es la influencia de las geometrías ¿Cómo consideras que afectan éstas al arrastre desde el punto de vista de la separación de la capa límite?

Reporte
Adjunta las imagenes y comenta tus resultados. ¿Existe alguna experimentación en la literatura que se asemeje a lo visto en el laboratorio?





Fig.1 Fig. 2 Fig. 3





Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6

Fig. 7










CONCLUSIONES

La imagende la Fig. 1 corresponde a una esfera lisa y se observa que la separación de la capa límite ocurre aproximadamente a la mitad de la esfera generando una mayor area de arrastre y debido a que se trata de una esfera lisa, el flujo de humo rapidamente vuelve a retomar la forma de flujo laminar con la que inicio; en caso contrario, para la Fig. 2, que corresponde a una esfera rugosa, la capa límite se separa antes que en la esfera lisa y se presentan vórtices debidos a los surcos de la esfera rugosa y por lo cual el flujo de humo tarda mas tiempo en retomar su forma original. Al aumentar la velocidad se provocaría que en la Fig. 3 la capa límite se separara mucho después y que el espacio que se genera en la parte trasera de la esfera (el que no esta en contacto directo con el flujo) sea menor; mientras que en la Fig. 4 ocurre lo contrario, ese espacio sería mucho mayor.

Para el ala del avión tenemos dos Figuras, cuando no hay angulo de inclinación (Fig. 3) y cuando si lo hay (Fig. 4). En la Fig. 3 se observa que casi no hay separación de la capa límite, esto debido a que se trata de un perfil aerodinamico y que no tenemos angulo de inclinación, por lo cual practicamente no se genera arrastre y de aumentar la velocidad todo lo explicado anteriormente sería menos probable. Pero cuando ledamos un angulo de inclinación al perfil ya ocurre separación de la capa límite y por lo tanto se presenta arrastre, el cual aumenta si aumentamos el angulo de inclinación y sería todavía mayor si aumentaramos la velocidad, lo cual no es conveniente para este tipo de perfiles debido a su aplicación.

Para los Modelos automotrices (Fig. 5) el tipo de perfil es muy importante según la aplicación que requiera; en el modelo deportivo no se requiere arrastre, por lo cual el perfil que observamos en la imagen es muy útil ya que al ser de forma (aparentemente) triangular se provoca que cuando la capa límite llega a la parte superior del auto ésta se separe abruptamente haciendo que el flujo de humo necesite de mayores distancias para recuperar su forma original, con lo cual se disminuye el arrastre ; todo esto debido al cambio abrupto de geometría. Con la camioneta también hay un cambio abrupto de geometría ya que el perfil es cuadrado, pero aquí el arrastre es mucho mayor debido a que el area de arrastre es mucho mayor y la capa límite casi no se separa del automóvil.

Con la Fig. 6 se observa que el punto de separación de la capa límite esta muy pegado al contorno del perfil y que de aumentar la velocidad aumentaríamos el arrastre y el espacio que esta en la parte contraria al flujo de humo.