REPO FL Pa de R de la actú suste corr e inf pued por la c carg Lo pres con se o a un perp pertu las s Para ORTE LUJO E ara el cálc Reynolds s a corrient úa la fuerz entación d riente será ferior y la de aprecia el cilindro capa límit gar los resu otro que siones que Bernoulli observará e n eje que pendicular urbada. E simetrías: a el caso d EXTER culo del co se debe av te libre de za se pued debido a q simétrico a fuerza d ar para un o ocurre e te (Para v ultados de e se pued e en el cas i y tambié en las cap e pasa po r a la n la figura de los coef RNO AL CI oeficiente veriguar la e manera q da calcula que como o y no habr e sustenta flujo pote el fenóme ver estos esde el arc de observ so de flujo én hay una pturas de p r el centr velocidad a que sigu ficientes se Page 1 REDED IRCULA de arrastr a fuerza to que según ar el coefi no hay cir rá diferen ación no s encial la si eno de sep campos chivo en el var es el o potencia a doble sim pantalla qu ro del cil d de cor ue se pued e tiene: of 22 DOR DE ACIÓN re sobre u otal que ac n la veloci iciente, no rculación cias de pr erá apreci imetría del paración d se puede l CD). campo d l se calcul metría per ue respect lindro y e rriente n de observa E UN C N. un cilindro ctúa sobre idad, dens o se calcu entonces esión para iable. En l campo d En estu con así cie líne eje dir agu por ya de en de la ro to es no ar CILIND o para var este y en sidad y ár ulará el co el campo a las regio la figura q de líneas d el caso udiado nsidera la que se ob erta simetr eas pero r e parale ección de uas arriba r el centro que lueg 26.06.20 RO SIN ios númer la direcci ea en don oeficiente de líneas ones super que sigue de corrient que se ya a viscosid bservará u ría de est especto a elo a la corrien a y que pa o del cilind go de pas 011 N ros ión nde de de ior se e: ha se dad una tas un la nte asa dro sar
22
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FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN.
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REPO
FL
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LUJO E
ara el cálcReynolds sa corrient
úa la fuerzentación d
riente será ferior y lade aprecia
el cilindrocapa límitgar los resu otro que
siones queBernoulli
observará en eje quependicularurbada. Esimetrías:
a el caso d
EXTER
culo del cose debe avte libre deza se pueddebido a qsimétrico
a fuerza dar para un
o ocurre ete (Para vultados dee se pued
e en el casi y tambiéen las cape pasa por a la n la figura
de los coef
RNO ALCI
oeficiente veriguar lae manera qda calculaque como o y no habre sustentaflujo pote
el fenómever estos esde el arcde observso de flujoén hay unapturas de pr el centrvelocidada que sigu
ficientes se
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a fuerza toque segúnar el coefino hay cirrá diferen
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E UN CN. un cilindroctúa sobre idad, denso se calcuentonces esión paraiable. En l campo d
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26.06.20
RO SIN
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nar la evoluReynoldslisa, adiabano y bidi
asa en el dalquiera pel cilindro
. ó .
ución del s para un cbática (T=imensiona
dibujo de upor ser un ao dibujado
= 12 ó .
coeficientcilindro sin=283 K) adal.
un cilindroanálisis
o:
26.06.20
ó
te de n demás de
o de 1 cm
011
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Luego en el programa se dan todas las condiciones para la simulación además del volumen de control (Ver CD para los detalles de la simulación) : 0.02 : . : 283° : = 1000 Á = 0.02 × 0.01 = 2 × 10 á : = 0.01 =
El Reynolds se variará con la velocidad la cual tendrá los valores de:
Realización de simulación y obtención de datos. Luego de simular en el programa este nos arrojó los datos siguientes:
FULL REPORT
System Info
Product Flow Simulation 2011 0.0. Build: 1440 Computer name GÍLMERVASQUEZA User name Gílmer Vasquez A Processors Intel(R) Core(TM) i5-2410M CPU @ 2.30GHzMemory 4043 MB / 8388607 MB Operating system (Build 7600) CAD version SolidWorks 2011 SP0.0 CPU speed 2301 MHz
General Info
Model C:\Users\Gílmer Vasquez A\Desktop\MAS DOCUMENTOS\VII\MECÁNICA DE FLUIDOS II\LABORATORIO CFD\III\CLASE 3 ANALISIS DE FLUJO EXTERNO EN UN CILOINDRO IRR\CYLINDER.SLDPRT
Project name Cylinder D1cm (Re=10) (1) Project comment Cálculo del coeficiente de arrastre en un
DOCUMENTOS\VII\MECÁNICA DE FLUIDOS II\LABORATORIO CFD\III\CLASE 3 ANALISIS DE FLUJO EXTERNO EN UN CILOINDRO IRR\2
Units system SI (m-kg-s) Analysis type External (not exclude internal spaces)
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Exclude cavities without flow conditions Off Coordinate system Global coordinate system Reference axis X
INPUT DATA
Initial Mesh Settings Automatic initial mesh: On Result resolution level: 5 Advanced narrow channel refinement: Off Refinement in solid region: Off
Geometry Resolution
Evaluation of minimum gap size: Automatic Evaluation of minimum wall thickness: Automatic
Computational Domain
Size
X min -0.035 m X max 0.055 m Y min -0.035 m Y max 0.035 m Z min 0.490 m Z max 0.510 m
Boundary Conditions
2D plane flow XY - plane flow At X min Default At X max Default At Y min Default At Y max Default At Z min Symmetry At Z max Symmetry
Physical Features Heat conduction in solids: Off Time dependent: Off Gravitational effects: Off Flow type: Laminar and turbulent Cavitation: Off High Mach number flow: Off Default roughness: 0 micrometer Default wall conditions: Adiabatic wall
Ambient Conditions Thermodynamic parameters Static Pressure: 101325.00 Pa
Temperature: 283.20 K Velocity parameters Velocity vector
Velocity in X direction: 0.001 m/s Velocity in Y direction: 0 m/s
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Velocity in Z direction: 0 m/s Turbulence parameters Turbulence intensity and length
Intensity: 0.10 % Length: 1.000e-004 m
Material Settings
Fluids
Water
Goals
Global Goals
GG X - Component of Force 1 Type Global Goal Goal type X - Component of Force Coordinate system Global coordinate system Use in convergence On
Calculation Control Options
Finish Conditions
Finish conditions If one is satisfied Maximum travels 4.000 Goals convergence Analysis interval: 0.500
Solver Refinement
Refinement: Disabled
Results Saving
Save before refinement On
Advanced Control Options
Flow Freezing Flow freezing strategy Disabled
RESULTS
General Info Iterations: 42 CPU time: 9 s
Log
Mesh generation started 23:44:43 , Jun 25 Mesh generation normally finished 23:44:44 , Jun 25
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Preparing data for calculation 23:44:45 , Jun 25 Calculation started 0 23:44:46 , Jun 25 Calculation has converged since the following criteria are satisfied: 41
23:45:09 , Jun 25
Goals are converged 41 Calculation finished 42 23:45:09 , Jun 25
Calculation Mesh
Basic Mesh Dimensions
Number of cells in X 70 Number of cells in Y 50 Number of cells in Z 1
Análisis y discusión de resultados: Con los datos para las fuerzas de sustentación y de arrastre para cada número de Reynolds se calculó los coeficientes respectivos con los siguientes valores:
De la tabla anterior se obtuvo la siguiente gráfica:
01
23
45
67
89
10 x 105
00.511.522.533.54
Reyn
olds
Cd (Coeficiente de arrastre)Co
eficie
nte de
arras
tre Vs
Reyn
olds p
ara un
cilin
dro si
n circ
ulació
n.
Cd
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-10
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1000
000.511.522.533.54
Reyn
olds
Cd (Coeficiente de arrastre)
Coefi
ciente
de ar
rastre
Vs Re
ynold
s para
un ci
lindro
sin c
ircula
ción (
Fig. II
).
Cd
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Conclusiones: De acuerdo a los resultados se puede decir:
Como se puede apreciar en ambas gráficas el coeficiente tiene una tendencia no lineal y en zonas como de Re=0 a Re=1000 hay una concavidad lo cual nos dice que la tendencia no siempre es de decrecimiento o crecimiento para Cd.
Si es que en una investigación se requiere información para número de Reynolds bajos menores a 1000 es necesario hacer mucha mas simulaciones ya que se pueden presentar mas anomalías en esta zona.
Y en cuanto a los datos para Reynolds mayores a 3000 es claro que la tendencia es hacia disminuir y lentamente.
Es necesario hacer experimentación para comprobar estos datos especialmente para bajos Reynolds.
Bibliografía: Mecánica de fluidos-Pedro Fernández Díez-Página: IV.55-IV.68.