14.12 : Flujo constante de una corriente de fluido

Considere un volumen de control, como una tubería con límites sólidos, a través del cual fluye un fluido y cambia de dirección debido al impulso ejercido por la fuerza resultante de las paredes de la tubería. En flujo estacionario, la masa de fluido que ingresa al volumen de control en un momento dado, t, con velocidad v_1, es igual a la masa que sale después de un tiempo infinitesimal dt, con velocidad v_2.

Durante este proceso, el impulso del fluido dentro del volumen de control permanece constante durante el intervalo de tiempo dt. Aplicando los principios del impulso y momento lineal y angular y dividiendo las ecuaciones resultantes por dt, derivamos expresiones para la fuerza externa y el momento resultantes alrededor de un punto de origen arbitrario O, respectivamente.

La tasa de cambio de masa a lo largo del tiempo representa el flujo de masa, lo que indica una entrada y salida constante de fluido por unidad de tiempo. El flujo de masa normalmente se expresa como el producto de la densidad del fluido incompresible y su flujo de descarga. El flujo de descarga, también conocido como flujo volumétrico, cuantifica el volumen de fluido que pasa por la tubería por unidad de tiempo.

Comprender estos principios es crucial en la dinámica de fluidos, ya que ayuda a analizar y predecir el comportamiento del fluido dentro de un sistema. Las ecuaciones de impulso y momento lineal y angular proporcionan un marco integral para estudiar la dinámica del flujo de fluidos dentro de un volumen de control.