¿Qué es el flujo externo? Definición

El flujo externo es un flujo en el que las capas límite se desarrollan libremente, sin restricciones impuestas por las superficies adyacentes. Flujo externo

Flujo externo

En la dinámica de fluidos, el flujo externo es un flujo en el que las capas límite se desarrollan libremente, sin restricciones impuestas por las superficies adyacentes. En comparación con el flujo interno , los flujos de entrada y los flujos externos presentan efectos altamente viscosos confinados a ” capas límite ” de rápido crecimiento en la región de entrada, o a capas de cizallamiento delgadas a lo largo de la superficie sólida. En consecuencia, siempre existirá una región del flujo fuera de la capa límite . En esta región, la velocidad, la temperatura y / o la concentración no cambian y sus gradientes pueden descuidarse.

Este efecto hace que la capa límite se expanda y el grosor de la capa límite se relaciona con la raíz cuadrada de la viscosidad cinemática del fluido.

Esto se demuestra en la siguiente imagen. Lejos del cuerpo, el flujo es casi invisible, se puede definir como el flujo de un fluido alrededor de un cuerpo que está completamente sumergido en él.

Capa límite en placa plana

 

Flujo de fluido sobre una placa plana

En general, cuando un fluido fluye sobre una superficie estacionaria , por ejemplo, la placa plana, el lecho de un río o la pared de una tubería, el fluido que toca la superficie se detiene por el esfuerzo cortante en la pared. La región en la que el flujo se ajusta desde la velocidad cero en la pared hasta un máximo en la corriente principal del flujo se denomina capa límite . El concepto de capas límite es importante en todas las dinámicas de fluidos viscosos y también en la teoría de la transferencia de calor.

Las características básicas de todas las capas límite laminares y turbulentas se muestran en el flujo de revelado sobre una placa plana. Las etapas de la formación de la capa límite se muestran en la siguiente figura:

Capa límite en placa plana

Las capas límite pueden ser laminares o turbulentas dependiendo del valor del número de Reynolds.

Ver también: Capa límite

Tubo en flujo cruzado

Flujo externo - tubo
Fuente: Blevins, RD (1990), Flow Induced Vibration, 2nd Edn., Van Nostrand Reinhold Co.

El flujo cruzado de tubos o cilindros muestra muchos regímenes de flujo, que dependen del número de Reynolds .

  • Re D <5 . En los números de Reynolds por debajo de 1 no se produce separación.
  • 5 ≤ Re D ≤ 45 . En este rango de números de Reynolds, el flujo se separa del lado posterior del tubo y se forma un par simétrico de vórtices en la estela cercana .
  • 40 ≤ Re D ≤ 150 . En este rango de números de Reynolds, la estela se vuelve inestable y se inicia el desprendimiento de vórtex .
  • 150 <Re D <300 . En este rango de números de Reynolds, el flujo es transitorio y gradualmente se vuelve turbulento a medida que aumenta el número de Reynolds.
  • 300 <Re D <1.5 · 10 5 . Esta región se llama subcrítica. La capa límite laminar se separa a unos 80 grados aguas abajo del punto de estancamiento frontal y el desprendimiento del vórtice es fuerte y periódico.
  • 2 · 10 5 <Re D <3.5 · 10 6 . Los efectos tridimensionales interrumpen el proceso regular de eliminación y se amplía el espectro de las frecuencias de eliminación. Con un aumento adicional de Re D , el flujo ingresa al régimen crítico.
  • Re D > 3.5 · 10 6 . Este régimen se llama supercrítico. En este régimen, se restablece un desprendimiento de vórtice regular con una capa límite turbulenta en la superficie del tubo.

Flujo externo - inversión de flujo

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