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• Regina

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DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Flujo Externo

HH231 MECÁNICA DE FLUIDOS

Problemas en Clase VIII Problema 01 Una capa delgada de 55 por 110 cm está inmersa en una corriente de 6 m/s de aceite SAE 10 a 20°C. Calcule la resistencia de fricción si la corriente es paralela (a) al lado más largo o (b) a lado más corto de la placa.

Problema 02 Aire a 20°C y 1 atm fluye a 20 m/s alrededor de la placa plana. Un tubo de Pitot a 2 mm de la pared está conectado a un manómetro que funciona con aceite rojo Meriam 𝝆𝒓 = 𝟎. 𝟖𝟐𝟕, y que indica 𝒉 = 𝟏𝟔𝒎𝒎. Emplee estos datos para determinar la posición de 𝒙 del tubo de Pitot. Suponga flujo laminar y utilice la solución de Blasius.

Problema 03 Suponga que adquiere una lámina de madera contrachapada de 4 por 8 ft y la coloca encima de su automóvil. Conduce a 35 mi/h a) Suponiendo que el tablero está perfectamente alineado con la corriente, ¿de qué espesor es la capa limite al final del tablero?, (b) Estime la resistencia sobre el tablero si la capa limite permanece laminar. (c) Estime la resistencia del tablero su la capa limites es turbulenta (suponga que la madera es lisa), y compare los resultados con los de la capa limite laminar.

Problema 04 Considere una capa limite laminar alrededor de la configuración de placas planas cuadradas. Comparada con la resistencia de fricción de la placa 1 aislada, ¿Cómo son de grandes las resistencias de las cuatro placas en las configuraciones (a) y (b)? Explique los resultados.

Problema 05 Una placa de longitud 𝑳 y altura 𝜹 se coloca sobre una pared paralelamente a la capa limite incidente. Suponga que el flujo alrededor de la placa es totalmente turbulento y que el flujo incidente sigue la ley potencial: 𝒚 𝟏/𝟕 𝒖(𝒚) = 𝑼𝟎 ( ) 𝜹

Utilizando una aproximación bidimensional por secciones paralelas a la pared, obtenga una fórmula para el cociente de resistencia de la placa. Compare los resultados con la resistencia de la misma placa inmersa en una corriente incidente uniforme de velocidad 𝑼𝟎 Problema 06 Un barco tiene 125 m de longitud y un área mojada de 3500 m2. Sus hélices proporcionan una potencia máxima de 1.1 MW en agua de mar a 20°C. Si toda la resistencia se debe a la fricción, estime la velocidad máxima del barco, expresada en nudos.

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Problema 07 Basándose únicamente en sus conocimientos de la teoría de palca plana y de los cuerpos de gradiente de presión favorable y adverso, razone la dirección del flujo (derecha o izquierda) que genera menor resistencia total (fricción + presión) en el cuerpo esbelto de la figura.

Problema 08 Una pelota de ping-pong pesa 2.6 g y tiene un diámetro de 3.8 cm. Puede sostenerse en el chorro de aire de la salida de una aspiradora. Para condiciones estándar a nivel de mar, determine la velocidad de salida del chorro.

Problema 09 Una sonda de película caliente está montada sobre un sistema cono-barra en presencia de una corriente de aire de 45 m/s y a nivel del mar. Estime el ángulo máximo del cono para que el momento flector debido al viento no supere los 30 N.m en la base de la barra.

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Problema 10 Dos esferas de acero (𝝆𝒓 = 𝟕. 𝟖𝟔) están conectadas por una barra delgada de peso y resistencia despreciables articuladas en el centro. Un tope evita que la barra gire en el sentido contrario a las agujas del reloj. Estime la velocidad del aire U para la cual la barra comienza a girar en el sentido de las agujas del reloj.

Prof. Omar Bejarano G.

17 de setiembre de 2020

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