Practica 3

7/18/2019 Practica 3

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Practica No. 3

Distribución de presiónalrededor de un cilindro.

Alumno: Reyes Guzmán Iván

Objetivo:



Calcular el coefciente de resistencia al avance de un cilindro medianteintegración de los coefcientes de presión en diversos puntos de la seccióntransversal media.

Equipo y material:

+ Tnel de presión totalmodelo T!"## + Cilindro de $% dediámetro & '( ) delongitud

+ Tu*o itot

+ ,anómetro de $-columnas

+ ,angueras decone&ión

+ alanza aerodinámica

1.- Determinación de las condiciones ambientales

a/ 0e de*en tomar las lecturas de los aparatos en el la*oratorio al iniciar yfnalizar los e&perimentos.

Iniciales 1inales romedio

Temperaturaam*iente

'23C '23 '23

resión *arom4trica 565 mm7g 565 mm7g 565 mm7g7umedad relativa 6#8 6#8 6#8*/ Con los valores promedio se calcula la densidad del aire en el la*oratorio.

ρ z=0.348444× (766.6 )−0.74(0.00252×19−0.02582)

273.15+19 =0.9143

kg

m3=0.0932

utm

m3

.- !edición de la presión alrededor del cilindro y determinación delcoe"ciente de resistencia al avance por distribución de presiones.

A9ustar la presión dierencial ;<R/ al valor má&imo posi*le ;compuertastotalmente a*iertas/

Accionar el tnel de viento y registrar los valores de presión total y presiónestática para determinar el valor de la presión dinámica. ,edir la presión localregistrando los valores en la ta*la siguiente. <eterminar el producto de#$%&p&os'.

=en los valores registrados ya se consideró la inclinación de $>3 del manómetroy el sentido en el ?ue se movieron las columnas a realizar el e&perimento.

(alores de presión enmm)O

T -! >.5@ 5.5



*n+ulo *n+ulo,adianes

P mm)O

&P 1&p&os'

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Con los datos de la siguiente ta*la calcular el numero de Reynolds al ?ue se

eectuó la medición de la distri*ución de presiones.

Belocidad del vientoms

$#.$5#6

Dongitud dereerencia ;diámetrodel cilindro/,

>.>6-

Biscosidad del aireET,;m&s/

>.'(>(F'>"5

R! 13/0/.2

Con los datos o*tenidos realizar la gráfca polar de la distri*ución de presionesalrededor del cilindro en donde la magnitud del radio vector será el valor delcoefciente de presión para cada grado indicando el nmero de Reynolds parael ?ue es valida.



Grafca válida para un Reynolds ,E13/0/.2

<eterminar el coefciente de resistencia al avance por distri*ución de presionesusando un m4todo de integración apro&imada se sugiere el m4todo de0impson considerando:

1

2∫0

2π

C pcosθdθ≈( ∆ x3 )∑n=0

36

[ f (θ )0+4 f (θ )

1+2 f (θ )

2+4 f (θ )

3+…+4 f (θ )n−1

+ f (θ )n ]

f (θ )=1

2C p cosθ

Coefciente de distri*ución de presiones C<R 4.55/5 para un numero deReynolds ,E13/0/.2



3.- Obtención del coe"ciente de resistencia al avance total y delcoe"ciente de de resistencia al avance por 6ricción del cilindro.

,edir con la *alanza aerodinámica la resistencia al avance del cilindro sinvariar la velocidad del viento con la ?ue se tra*a9ó y utilizando la ecuación dela resistencia al avance sustituit los valores ya conocidos de velocidad

densidad y superfcie pata o*tener C<THT<;>.5JB0/

Resistencia al avance medida <'6.6K 1.74/8+ .L. C<THT 4.0/15

!l coefciente de resistencia al avance por ricción se o*tiene con la dierenciaentre el coefciente de resistencia al avance total y el coefciente de resistenciaal avance por distri*ución de presiones C<1RICC C<THT" C<R 4.250

/.- &uestionario.

'." <escri*a el comportamiento del coefciente de resistencia al avance delcilindro en unción del nmero de Reynolds.

ara ,e 9 1 se tiene Mu9o de plástico y el coefciente de arrastre disminuyecon un numero de Reynolds creciente

A apro&imadamente Re'> la separación comenza a ocurrir en la parteposterior del cuerpo con derrame de vórtices ?ue comienza mas o menos aReN2>. Da región de separación aumenta con numero de Reynolds crecienteOasta alrededor de Re'>$. !n este punto el arrastre se de*e principalmenteal arrastre de*ido a presión. !l coefciente de arrastre continua disminuyendocon un numero de Reynolds creciente en este rango de 14,e143.

!n el rango moderado de 143,e14 el coefciente de arrastre permanecerelativamente constante. !ste comportamiento es caracterPstico de cuerpos

romos. !l Mu9o en la capa limite es laminar en este rango pero el Mu9o en laregión separada atrás del cilindro es sumamente tur*ulento con amplia estelatur*ulenta.

!&iste una caPda s*ita en el coefciente de arrastre en alguna parte en elrango de 14,e145. !sta reducción en C< se de*e al Mu9o en la capa limitese vuelve tur*ulento lo ?ue mueve el punto de separación más allá so*re suparte posterior lo ?ue reduce el tamaQo de la estela y por lo tanto la magnituddel arrastre por presión.



." 0i se realiza la integración e&acta de la ecuación C D=1

2∫0

2 π

C p cosθdθ se

o*tiene Cd> Cómo e&plica estoS

!l área *a9o la curva de una unción coseno evaluada en los intervalos de > a luce de la siguiente orma:

0i *ien realmente no e&isten áreas negativas analPticamente las ?ue estánde*a9o del e9e de las a*scisas ;en color rosa/ se toman con signo ;"/ y las ?ueestán por encima ;en color azul/ se toman con signo ;+/ como las áreaspositivas y negativas son iguales analPticamente el resultado es cero si *iene&isten algunas dierencias para la unción estudiada la e&plicación es la

misma el ;rea por encima del eje de las abscisas es la misma que pordebajo.

$." !&pli?ue cómo inMuye la rugosidad de la superfcie del cilindro en sucoefciente de resistencia al avance por distri*ución de presiones.



ara la mayorPa de los cuerpos la rugosidad aumenta el coefciente deresistencia al avance sin em*argo para cueros romos como un cilindro< unaumento en la ru+osidad de la super"cie puede en realidad disminuirel coe"ciente de resistencia al avance. !sto se Oace cuando se disparaintempestivamente la capa lPmite en tur*ulencia a un nmero de Reynolds más*a9o y por lo tanto cuando se provoca ?ue el Muido se separe más atrás delcuerpo con lo ?ue se estrecOa la estela y se reduce considera*lemente elarrastre de*ido a presión. !sto resulta en un coefciente de arrastre mucOo máspe?ueQo en cierto rango de nmero de Reynolds y por lo tanto la uerza dearrastre tam*i4n es más pe?ueQa para un cilindro rugoso comparado con unoliso de tamaQo id4ntico.

#." !n un e&perimento se determinó un valor de Cp>.55 en un punto situadoen la superfcie de un cilindro. Da velocidad de la corriente li*re es ##ms.calcular la velocidad local.

C p=1−V L

2

V 2

V L=V √ 1−C p

V L=44 m

s ×√ 1−0.55=29.516

m

s

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