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Mecánica de fluidos

1750
  • Archimedes
  • Daniel Bernoulli
  • Leonhard Euler
  • Claude-Louis Navier
  • George Gabriel Stokes
Experimento de laboratorio de mecánica de fluidos que demuestra los principios de flotabilidad y dinámica de fluidos.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Mecánica de fluidos is the branch of applied mecánica concerned with the statics (fluids at rest) and dynamics (fluids in motion) of liquids and gases. It applies fundamental principles of mass, momentum, and conservación de la energía Analizar y predecir el comportamiento de los fluidos. Sus aplicaciones son muy diversas, desde la aerodinámica y la hidráulica hasta la meteorología y la oceanografía.

Las ecuaciones que rigen el movimiento de un fluido viscoso son las ecuaciones de Navier-Stokes. Se trata de un conjunto de ecuaciones diferenciales parciales no lineales que surgen de aplicar la segunda ley de Newton al movimiento del fluido, combinada con la suposición de que la tensión del fluido es la suma de un término viscoso difusor y un término de presión. Para un fluido newtoniano compresible, la ecuación vectorial es: [latex]\rho(\frac{\partial \mathbf{v}}{\partial t} + \mathbf{v} \cdot \nabla \mathbf{v}) = -\nabla p + \nabla \cdot \mathbf{T} + \mathbf{f}[/latex], donde [latex]\rho[/latex] es la densidad, [latex]\mathbf{v}[/latex] es la velocidad, [latex]p[/latex] es la presión, [latex]\mathbf{T}[/latex] es el tensor de tensiones, y [latex]\mathbf{f}[/latex] representa las fuerzas del cuerpo. Resolver estas ecuaciones es un reto fundamental en este campo.

El comportamiento de los fluidos se caracteriza a menudo mediante números adimensionales. El más famoso es el número de Reynolds (Re), que describe la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas y se utiliza para predecir la transición de un flujo laminar suave y ordenado a un flujo turbulento caótico. Otros números importantes son el número de Mach para flujos compresibles y el número de Froude para flujos con superficie libre. Debido a la complejidad de las ecuaciones que rigen, especialmente para flujos turbulentos, la dinámica de fluidos computacional (CFD) se ha convertido en una herramienta esencial, utilizando métodos numéricos para resolver y analizar problemas relacionados con el flujo de fluidos.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Supuesto de la mecánica del medio continuo
  • Las leyes del movimiento de Newton
  • Principios de la termodinámica
  • Desarrollo del cálculo
  • Principio de Arquímedes sobre la flotabilidad

Aplicaciones

  • aerodinámica (diseño de alas de aviones, automóviles y turbinas eólicas)
  • hidráulica (diseño de presas, tuberías y bombas)
  • meteorología (previsión meteorológica y modelado climático)
  • Ingeniería biomédica (análisis del flujo sanguíneo en las arterias)
  • Ingeniería ambiental (modelado de la dispersión de contaminantes en el aire y el agua)

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Related to: fluid mechanics, fluid dynamics, navier-stokes equations, viscosity, turbulent flow, laminar flow, aerodynamics, cfd.

Contexto histórico

Mecánica de fluidos

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1800
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1785
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1800

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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