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Arrastre (hidrodinámica)

El arrastre es el transporte de fluido a través de una interfaz entre dos cuerpos de fluido mediante un flujo turbulento inducido por cizallamiento. [1] El arrastre es importante en chorros turbulentos, columnas y corrientes de gravedad , y es un tema de investigación en curso. [2]

Historia

La hipótesis del arrastre fue utilizada por primera vez como modelo para el flujo en columnas por GI Taylor , quien estudiaba el uso de bidones de petróleo en llamas para despejar la niebla de las pistas de aterrizaje de los aviones durante la Segunda Guerra Mundial . [3]

Se convirtió en un modelo común de cierre de turbulencia utilizado en mecánica de fluidos ambientales y geofísicos . [4]

Aplicaciones

Los eyectores o bombas eyectoras-chorro utilizan el arrastre. Se utilizan a bordo de los barcos para bombear el agua de los compartimentos inundados: se bombea agua de mar al eyector y se hace pasar a través de un chorro, y cualquier fluido que se encuentre en la entrada del eyector se lleva hasta la salida y luego hacia arriba y fuera del compartimento. Los eyectores pueden bombear todo lo que pueda fluir a través de ellos, incluido agua, aceite y pequeños trozos de madera. Otro ejemplo es la bomba-chorro , que se utiliza para la propulsión marina. Las bombas de chorro también se utilizan para hacer circular el refrigerante del reactor en varios diseños de reactores nucleares de agua en ebullición .

En la generación de energía, este fenómeno se utiliza en eyectores de aire por chorro de vapor para mantener el vacío del condensador eliminando los gases no condensables del mismo.

En aplicaciones de aerodinámica teórica, la velocidad de arrastre , que expresa la tasa de cambio del arrastre, se utiliza a menudo para resolver la integral de von Kármán para capas límite turbulentas.

Referencias

  1. ^ Turner, JS (20 de diciembre de 1979). Efectos de flotabilidad en fluidos. Cambridge University Press. pág. 167. ISBN 978-0-521-29726-4.
  2. ^ Scase, MJ; Caulfield, CP; Dalziel, SB; Hunt, JCR (2006). "Plumas y chorros dependientes del tiempo con intensidades de fuente decrecientes". J. Fluid Mech . 563 : 443–461. Bibcode :2006JFM...563..443S. doi :10.1017/S0022112006001212. S2CID  54603125.
  3. ^ Morton, BR; Taylor, GI; Turner, JS (24 de enero de 1956). "Convección gravitacional turbulenta a partir de fuentes mantenidas e instantáneas". Actas de la Royal Society de Londres. Serie A. Ciencias matemáticas y físicas . 234 (1196): 1–23. Bibcode :1956RSPSA.234....1M. doi :10.1098/rspa.1956.0011. ISSN  0080-4630. S2CID  98250471.
  4. ^ Turner, JS (diciembre de 1986). "Arrastre turbulento: el desarrollo de la hipótesis de arrastre y su aplicación a flujos geofísicos". Journal of Fluid Mechanics . 173 : 431–471. Bibcode :1986JFM...173..431T. doi :10.1017/S0022112086001222. ISSN  1469-7645. S2CID  122678724.