Accesos directos a las distintas zonas del curso

Ir a los contenidos

Ir a menú navegación principal

Ir a menú pie de página

FÍSICA DE FLUIDOS

Curso 2016/2017/Cod.61044052

FÍSICA DE FLUIDOS

PRESENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

Bienvenidos a la asignatura de Física de Fluidos

La Física de Fluidos estudia el comportamiento a nivel macroscópico del tipo de medios continuos conocidos como fluidos (principalmente los líquidos y los gases). Al contrario que los sólidos, los medios fluidos no presentan una resistencia a la deformación (y por tanto no tienen una forma definida), sino a la velocidad de deformación. Esto hace que la presencia de cualquier esfuerzo cortante aplicado sobre el fluido se traduzca en el movimiento macroscópico de unas regiones del fluido respecto de otras que distingue a los medios fluidos de los sólidos. Dependiendo de las condiciones en que tiene lugar este movimiento, o flujo, se observan distintos regímenes, cuyo estudio es el objeto fundamental de la Física de Fluidos.

El tipo de sistemas estudiados en Física de Fluidos incluye a los gases y los líquidos habituales. Esto hace que la aplicabilidad de esta materia sea muy amplia. En particular la Física de Fluidos es un ingrediente fundamental en áreas como meteorología, medicina o ingeniería. Desde el punto de vista teórico la Física de Fluidos es una de las teorías de campos fundamentales de la física.

Dado que la Física de Fluidos es una teoría de campos, el estudio de los fluidos que veremos en esta asignatura se basa en la descripción de diversas variables físicas (presión, velocidad, densidad, ...) por medio de funciones del espacio y el tiempo, es decir, campos. Las ecuaciones de conservación que describen la evolución de los sistemas fluidos se obtienen formulando en términos de estos campos los principios básicos de la física (conservación de la masa, conservación de la energía, conservación del momento lineal) y tienen la forma de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.

En el caso general las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales que gobiernan el comportamiento de los fluidos son lo suficientemente complicadas como para que sea imposible encontrar soluciones exactas. A esto contribuye especialmente el carácter no lineal de estas ecuaciones y también el número de variables independientes (3 variables espaciales 1 variable temporal). De hecho, las ecuaciones de Navier-Stokes constituyen uno de los problemas abiertos más activos en el campo de las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.

En este curso veremos la aplicación de los principios fundamentales de conservación de la masa, momento y energía a una partícula fluida para deducir las ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos (ecuaciones de continuidad, de Navier-Stokes y de transferencia de calor y masa). A medida que se introducen estas ecuaciones de conservación veremos que pueden formularse en términos de ciertos números adimensionales, definidos como cocientes de las escalas características del problema (p. ej. los números de Mach, de Reynolds, de Prandtl, etc.). Estudiaremos el significado físico de cada uno de estos números y los distintos regímenes de flujo que pueden encontrarse en función de los valores de algunos de ellos (p. ej. flujo compresible o incompresible dependiendo del número de Mach, flujo laminar o turbulento dependiendo del número de Reynolds, etc.). Para ello estudiaremos las configuraciones de flujo sencillas más representativas de cada caso.