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REPO
FL
Pade Rde laactúsustecorre infpued
por la ccarg Loprescon se oa unperppertulas s Para
ORTE
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
Page 1
REDEDIRCULAde arrastr
a fuerza toque segúnar el coefino hay cirrá diferen
ación no sencial la si
eno de sepcampos
chivo en elvar es el o potenciaa doble simpantalla quro del cild de corue se pued
e tiene:
of 22
DOR DEACIÓNre sobre uotal que acn la velociiciente, norculación cias de prerá apreci
imetría del
paración dse puede
l CD). campo d
l se calculmetría perue respectlindro y erriente nde observa
E UN CN. un cilindroctúa sobre idad, denso se calcuentonces esión paraiable. En l campo d
En estuconasí cielíneejediraguporya
de en
de la ro to es no ar
CILINDR
o para vareste y en
sidad y árulará el coel campo a las regiola figura q
de líneas d
el caso udiado nsidera laque se ob
erta simetreas pero r
e paraleección deuas arribar el centroque lueg
26.06.20
RO SIN
rios númerla direcciea en don
oeficiente de líneas
ones superque sigue
de corrient
que se ya
a viscosidbservará uría de estespecto a
elo a la corrien
a y que pao del cilindgo de pas
011
N
ros ión nde de de ior se
e:
ha se
dad una tas un la
nte asa dro sar
![Page 2: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/2.jpg)
REPO
Dón
El oarrascircuser u
Dis Ende raadim
ORTE
nde =
objetivostre respeculación. y un flujo in
seño comn este casoadio por 1
mensional)
= =
o de este cto a camb considera
ncompresib
mputacio el diseño1m de long).A contin
=
trabajo esbios del núando una sble, perma
ional. o experimegitud (podnuación se
Page 2
==
s determinúmero de superficie anente, pla
ental se badría ser cua presenta
of 22
.
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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REPORTE Page 3 of 22 26.06.2011
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:
U(m/s) 0.001 0.01 0.1 0.25 0.3 0.5 1 5 10 25 50 100
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
cilindro. Project path 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\2
Units system SI (m-kg-s) Analysis type External (not exclude internal spaces)
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REPORTE Page 4 of 22 26.06.2011
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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REPORTE Page 5 of 22 26.06.2011
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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REPORTE Page 6 of 22 26.06.2011
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
Number Of Cells
Total cells 3500 Fluid cells 3392 Solid cells 64 Partial cells 44 Irregular cells 0 Trimmed cells 0 Maximum refinement level: 0
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REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
R
Unit
N
RESULT
Value
3.567e-00
Page 7
TADOS
Progres
7 100
of 22
S PARA
ss Use convOn
Re=10
in vergence
D
2e-
Delta
.87828658-008
26.06.20
Criteria
3.1155952e-008
011
27
![Page 8: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/8.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
R
Unit
N
RESULT
Value
1.164e-00
Page 8
TADOS
Progres
5 100
of 22
PARA
ss Use convOn
Re=100
in vergence
D
6e-
0
Delta
.96252435-008
26.06.20
Criteria
8.949724e-008
011
17
![Page 9: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/9.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
5.568e-00
Page 9
TADOS P
Progres
4 43
of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=100
in vergence
D
2e-
0
Delta
.51857675-005
26.06.20
Criteria
1.085153e-005
011
82
![Page 10: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/10.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.004
Page 10
TADOS P
Progres
100
0 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=250
in vergence
D
6e-
0
Delta
.39996856-005
26.06.20
Criteria
6.8961659e-005
011
99
![Page 11: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/11.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.006
Page 11
TADOS P
Progres
100
1 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=300
in vergence
D
9e-
0
Delta
.16448115-005
26.06.20
Criteria
0.0001004526
011
46
![Page 12: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/12.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.016
Page 12
TADOS P
Progres
100
2 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=500
in vergence
D
04
0
Delta
.00025431446
26.06.20
Criteria
0.00028536676
011
39
![Page 13: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/13.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
0.056
Page 13
ADOS P
Progres
100
3 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=1000
in vergence
D
06
00
Delta
.0010571762
26.06.20
Criteria
0.0011480249
011
05
![Page 14: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/14.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RE
Unit
N
ESULTA
Value
1.455
Page 14
ADOS P
Progres
100
4 of 22
PARA R
ss Use convOn
Re=5000
in vergence
D
03
00
Delta
.028415289
26.06.20
Criteria
0.028549066
011
02
![Page 15: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/15.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RES
Unit
N
SULTA
Value
5.753
Page 15
ADOS PA
Progres
100
5 of 22
PARA Re
ss Use convOn
e=1000
in vergence
D
02
00
Delta
.10249489
26.06.20
Criteria
0.1124677
011
87
![Page 16: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/16.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RESU
Unit
N
ULTAD
Value
35.094
Page 16
OS PAR
Progres
100
6 of 22
RA Re=
ss Use convOn
=250 000
in vergence
D
06
0
Delta
.45106299
26.06.20
Criteria
0.56507473
011
74
![Page 17: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/17.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RESU
Unit
N
ULTAD
Value
139.357
Page 17
OS PAR
Progres
100
7 of 22
RA Re=
ss Use convOn
=500 000
in vergence
D
2
0
Delta
.05741476
26.06.20
Criteria
2.1258025
011
56
![Page 18: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/18.jpg)
REPO
GoaNam
GG XComof Fo
ORTE
als me U
X - mponent orce 1
N
RES
Unit
N
SULTAD
Value
462.298
Page 18
DOS PA
Progres
100
8 of 22
ARA Re
ss Use convOn
e=1000 0
in vergence
D
6
000
Delta
.32515914
26.06.20
Criteria
6.7900763
011
35
![Page 19: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/19.jpg)
REPORTE Page 19 of 22 26.06.2011
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:
Tabla #1: Fuerza de arrastre para cada Reynolds.
Velocidad (m/s) Reynolds Fuerza (Fx) (N) 0.001 10 3.67932E-07 0.01 100 1.1578E-05 0.1 1000 0.000572127
0.25 2500 0.004178677 0.3 3000 0.005969227 0.5 5000 0.016104453 1 10000 0.052756638 5 50000 1.464817254
10 100000 5.786394648 25 250000 35.11959384 50 500000 138.4586166
100 1000000 459.9705064
Tabla #2 Coeficientes por cada Reynolds
Reynolds
Coeficiente de arrastre .
10 3.67932 100 0.05789
1000 0.57213 2500 0.66859 3000 0.66325 5000 0.64417 10000 0.52757 50000 0.58593
100000 0.57864 250000 0.56191 500000 0.55383 1000000 0.45997
![Page 20: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/20.jpg)
REPORTE Page 20 of 22 26.06.2011
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
![Page 21: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/21.jpg)
REPORTE Page 21 of 22 26.06.2011
-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
![Page 22: FLUJO EXTERNO ALREDEDOR DE UN CILINDRO SIN CIRCULACIÓN](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082218/55cf9a20550346d033a0919a/html5/thumbnails/22.jpg)
REPORTE Page 22 of 22 26.06.2011
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.