Mécanica De Fluidos (Registro nro. 923)
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| 000 -LEADER | |
|---|---|
| fixed length control field | 22773nam a22001937a 4500 |
| INTERNATIONAL STANDARD BOOK NUMBER | |
| ISBN | 958-600-246-2 |
| NÚMERO DE CLASIFICACION DECIMAL DEWEY | |
| Numero de Clasificacion | 532 |
| Numero de Item | s299m |
| ENTRADA PRINCIPAL--NOMBRE DE AUTOR | |
| Autor | Irving H. Shames |
| TITULO | |
| Titulo | Mécanica De Fluidos |
| NUMERO DE EDICION | |
| Número de Edicion | 3 Edición |
| PUBLICACION, DISTRIBUCION, ETC. (IMPRESION) | |
| Lugar de Publicacion | Bogota, Colombia |
| Nombre de la Editorial | McGraw Hill |
| Año de Publicación | 1995 |
| DESCRIPCION FISICA | |
| Número de Paginas | 825 p. |
| GENERAL NOTE | |
| General note | Irving H. Shames posee el título de profesor de facultad de ingeniería y ciencia aplicada de la Universidad del estado de Nueva York en Buffalo y se le ha reconocido con el título de profesor distinguido del sistema de la Universidad. El primero de estos títulos permite al profesor Shames enseñar en diferentes departamentos de ingeniería; el segundo le proporciona recursos que son importantes en su labor como escritor. Su empeño como tal se ha extendido a lo largo de un periodo de 35 años, durante el cual ha publicado 10 libros. La mayor parte de éstos se han traducido a otros idiomas como español, portugués, japonés, coreano, chino y árabe. Su primer libro, Engineering Mechanics Statics and Dynamics, publicado en 1958, fue el primer libro de mecánica ampliamente utilizado basado en principios vectoriales. Esto marcó el comienzo del uso universal del método vectorial. La primera edición de Mecúnica defluidos fue el primer texto que utilizó la ecuación del transporte de Reynolds para la deducción eficiente de las leyes básicas y que utilizó el volumen de control no inercial. De hecho, un examen de la edición de 1962 revelará que la mayor parte de los textos de fluidos de hoy en día se asemejan bastante a este texto innovador. Asimismo otras de sus obras presentan enfoques o puntos de vista innovadores. El profesor Shames enseña la secuencia de segundo año -estática, dinámica y mecánica de sólidos- a casi todo el cuerpo de estudiantes de ingeniería en Buffalo en una sola sesión. Además, enseña en un curso de mecánica de fluidos dirigido a todos los estudiantes de tercer año de ingeniería mecánica y aeroespacial. En años alternos dirige un curso de último año y de posgrado en métodos variacionales y elementos finitos y otro de análisis inelástico de esfuerzos. Estas asignaturas son electivas y tienen un registro muy por encima del promedio de esta universidad e involucran un amplio número de estudiantes. Para el profesor Shames la vigencia de sus libros se explica por el hecho de que cada uno se escribió con base en cursos que tienen asistencia grande y diversa. Por esta razón, el texto debe escribirse para que juegue un papel importante en tales clases y esto representa la prueba más severa de claridad. Asimismo, durante 18 años el autor ha sido director de programas de ingeniería aeroespacial, en ciencias de ingeniería, bioingeniería y en ingeniería nuclear, lo cual requiere involucrarse a fondo en el desarrollo del curriculurn de dichos programas. Esto da a su actividad de escritor un conocimiento excepcionalmente amplio que permite la continuidad en sus libros desde los cursos brísicos, y al mismo tiempo deja caminos abiertos a cursos más avanzados. El profesor Shames estuvo dos años como profesor visitante en el Technion Institute of Technology, en Haifa, Israel, en una ocasión en ingeniería mecánica y en otra en ingeniería de materiales. Durante su estancia en SUNY/Buffalo, trabajó con el famoso biólogo Dr. James Danielli en la teoría de membrana con v capa molecular doble y con él fue el coinvestigador principal en investigación de membranas. ACERCA DEL AUTOR En los últimos años el profesor Shames ha expandido sus actividades de enseñanza y ha establecido dos talleres de verano patrocinados por el estado de Nueva York. En 199 1, éstos se ampliaron a un programa nacional de talleres patrocinados por la National Science Foundation (NSF). El programa involucra la integración conceptual y pedagógica de la mecánica desde el segundo año hasta la escuela de posgrado. |
| FORMATO DE NOTAS DE CONTENIDO | |
| Formato de Notas de Contenido | Primera parte Principios básicos de mecánica de fluidos 1 Nociones fundamentales 3 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 “1.7 1.8 *1.9 1.10 Nota histórica Fluidos y el continuo Dimensiones y unidades Ley de la homogeneidad dimensional Una nota sobre fuerza y masa Ley de viscosidad de Newton: el coeficiente de viscosidad Una nota sobre materiales no newtonianos El gas perfecto: ecuación de estado Compresibilidad de líquidos; tensión superficial Colofón 3 3 5 * 7 9 10 1 5 1 7 19 27 2 Esfuerzo en un punto 37 2.1 2.2 2.3 2.4 Introducción *2.5 2.6 2.7 2.8 Cantidades escalares, vectoriales y tensores: campos Fuerzas superficiales y de cuerpo; esfuerzo Esfuerzo en un punto para un fluido en reposo y para flujos no viscosos Movimiento de fluidos viscosos Propiedades de esfuerzo El gradiente Colofón 37 37 38 39 41 43 45 47 3 Estática de fluidos 53 3.1 3.2 3.3 Introducción Variación de la presión en un fluido estático incompresible Variación de la presión con la elevación para un fluido estático compresible 53 53 vii 56 CONTENIDO 3.4 3.5 59 61 3.6 3.7 “3.8 3.9 La atmósfera estándar Efecto de la fuerza superficial sobre un fluido confinado que permanece estático Fuerza hidrostática sobre una superficie plana sumergida en un fluido estático incompresible Fuerza hidrostática sobre superficies curvas sumergidas Una nota sobre superficies curvas complejas Ejemplos de fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvas sumergidas Leyes de boyamiento Consideraciones de estabilidad para cuerpos en flotación Colofón 61 68 71 3.10 *3.11 3.12 73 77 83 88 4 Fundamentos del análisis de flujo 107 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 El campo de velocidad Dos puntos de vista Aceleración de una partícula de flujo Flujo irrotacional 107 109 110 113 119 120 120 4.9 4.10 Relación entre flujo irrotacional y viscosidad Leyes básicas y secundarias para medios continuos Sistemas y volúmenes de control Una relación entre el enfoque de sistemas y el enfoque de volúmenes de control Flujos unidimensionales Colofón 121 127 131 5 Leyes básicas para sistemas finitos y volúmenes de control finitos, 1: continuidad y momentum 137 5.1 Introduccibn 5.2 Parte A. Conservación de la masa Ecuación de continuidad 5.3 5.4 5.5 *5.6 Parte B. Momentum lineal Análisis de sistemas 5.7 5.8 5.9 “5.10 5.11 Volúmenes de control fijos en un espacio inercia1 Empleo de la ecuación de momentum lineal en un volumen de control Volúmenes de control no inerciales *Parte C. Momento de momerztum Momento de momentum para un sistema Método del volumen de control para la ecuación de momento de momentum en volúmenes de control inerciales Ecuación de momento de momentum aplicada a bombas y turbinas Momento de momentum para volúmenes de control no inerciales Colofón 137 137 137 141 141 142 144 159 163 163 165 172 17’7 182 viii 6 Leyes básicas para sistemas finitos y volúmenes de control finitos. II: termodinámica 203 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Introducción Nota preliminar Ancílisis de sistemas Análisis del volumen de control Problemas que involucran la primera ley de la termodinámica Ecuación de Bernoulli a partir de la primera ley de la termodinámica 203 203 204 205 210 6.7 Una nota sobre la segunda ley de la termodinámica "6.8 La segunda ley de la termodinámica 6.9 Colofón 216 222 222 224 7 Formas diferenciales de las leyes básicas 237 7.1 Introducción 237 7.2 7.3 "7.4 Parte A. Desarrollo elemental de las formas diferenciales de las leyes básicas Conservación de la masa Ley de Newton; ecuacibn de Euler Líquidos bajo aceleración lineal uniforme o bajo velocidad angular constante Integración de la ecuación de Euler para flujo permanente; ecuación de Bernoulli Ecuación de Bernoulli aplicada aflujo irrotacional Ley de Newton para flujos generales Problemas que involucran flujos laminares paralelos *Parte B. Forma diferencial de las leyes básicas: una aproximación más general Notación Índice y fórmula de Cauchy Teorema de Gauss 238 238 240 241 7.5 7.6 *7.7 7.8 249 250 251 254 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16 Conservación de la masa Ecuaciones de momentum Primera ley de la termodinámica Segunda ley de la termodinámica Leyes b;ísicas en coordenadas cilíndricas Colofón 262 262 264 266 266 268 271 272 273 8 Análisis dimensional y similitud 281 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Grupos adimensionales Parte A. Análisis dimensional Naturaleza del análisis dimensional Teorema de n de Buckingharn Grupos adimensionales importantes en mec5nica de fluidos Crílculo de los grupos adimensionales Parte B. Similitud Similitud dinámica Relación entre análisis dimensional y similitud 281 281 281 283 285 285 8.6 8.7 291 291 ix 293 CONTENIDO 8.8 Significado físico de grupos adimensionales importantes en mecánica de fluidos 8.9 Uso práctico de los grupos adimensionales 8.10 Similitud cuando se conoce la ecuación diferencial 8.11 Colofón Segunda parte Análisis de flujos internos importantes 297 300 302 303 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16 *9.17 “9.18 9.19 10 10.1 * 10.2 10.3 Flujo viscoso incompresible a través de tuberías Parte A. Comparación general entre flujos laminares y flujos turbulentos Introducción Flujos laminares y turbulentos Parte B. Flujo laminar Primera ley de la termodinámica para flujo en tuberías; pérdida de altura Problemas de flujo laminar en tuberías Condiciones de entrada a la tubería Parte C. Flujos turbulentos: consideraciones experimentales Nota preliminar Pérdida de altura en una tubería Perfil de velocidad y esfuerzo cortante en la pared para flujo turbulento Pérdidas menores en sistemas de tuberías Parte D. Problemas de flujo en tuberías Solución a problemas de tuberías en serie Líneas de altura piezométrica y de energía total Conductos no circulares Parte E. Flujos turbulentos con números de Reynolds elevados Esfuerzo aparente Perfiles de velocidad para flujos turbulentos con números de Reynolds elevados Detalles de los perfiles de velocidad para tuberías lisas y rugosas Problemas para flujos con números de Reynolds elevados Parte F. Flujo en tuberías en paralelo Problemas de tuberías en paralelo Tuberías ramificadas Colofón Flujo viscoso incompresible general: las ecuaciones de Navier-Stokes 397 Introducción Parte A. Flujo laminar Ley de viscosidad de Stokes Ecuaciones de Navier-Stokes para un flujo laminar incompresible 315 315 315 316 318 318 323 326 327 327 328 333 335 340 340 349 351 353 353 355 362 367 370 370 374 378 397 398 398 403 10.4 Flujo paralelo: consideraciones generales 406 x 10.5 Problemas de flujo paralelo laminar 408 10.6 Una nota 414 CONTEN100 *10.7 “10.8 10.9 10.10 10.11 Ecuaciones de Navier-Stokes simplificadas para una placa de flujo muy delgada Ley de similitud dinAmica a partir de las ecuaciones de Navier-Stokes *Parte B. Flujo turbulento Un comentario 415 418 422 422 422 10.12 10.13 Promedios temporales para flujo turbulento permanente Ecuaciones de Navier-Stokes para las magnitudes medias temporales: esfuerzo aparente Manifestación del esfuerzo aparente: viscosidad de remolino Colofón 423 427 427 l l Flujo compresible unidimensional 431 11.1 Introducción 11.2 ll .3 11.4 11.5 Parte A. Preliminares básicos Relaciones termodinámicas para un gas perfecto Propagación de una onda elástica El cono de Mach ll.6 ll.7 11.8 431 432 432 434 438 440 440 440 11.9 11.10 11.11 11.12 11.13 11.14 11.15 Una nota sobre flujo compresible unidimensional Parte B. Flujo isentrópico con cambio simple de área Leyes básicas y secundarias para flujo isentrópico Propiedades locales en el punto de estancamiento isentrópico Una diferencia importante entre flujo subsónico y flujo supersónico unidimensional Flujo isentrópico de un gas perfecto Flujo en una boquilla real en condiciones de diseno Parte C. La onda de choque normal Introducción 11.16 11.17 Líneas de Fanno y de Rayleigh Relaciones para una onda de choque normal Relaciones de onda de choque normal para un gas perfecto Una nota sobre ondas de choque oblicuas Parte D. Operación de boquillas Una nota sobre chorros libres Operación de boquillas *Parte E. Flujo a través de un dueto de sección constante con fricción Introducción Ecuaciones de flujo adiabático en sección constante para un gas perfecto *Parte F. Flujo permanente a través de un dueto de sección constante con transferencia de calor Introducción 446 448 451 454 454 455 458 459 464 468 468 469 11.18 11.19 473 473 474 11.20 11.21 ll.22 Relaciones para un gas perfecto Colofón 482 482 483 488 Tercera parte Análisis de flujos externos importantes 12 Flujo potencial 12.1 Introducción 501 xj. 501 CONTENIDO 12.2 12.3 12.4 12.5 Parte A. Consideraciones matemáticas Circulación: conectividad de regiones Teorema de Stokes 12.6 12.7 12.8 12.9 Circulación en flujos irrotacionales Potencial de velocidad Parte B. Función de corriente y relaciones importantes Función de corriente 12.10 Relación entre la función de corriente y el campo de velocidad Relación entre la función de corriente y las líneas de corriente Relación entre la función de corriente y el potencial de velocidad para flujos irrotacionales, bidimensionales e incompresibles Relaciones entre las líneas de corriente y las líneas de potencial constante 502 502 503 505 505 507 507 509 510 511 512 12.11 12.12 12.13 12.14 12.15 12.16 12.17 12.18 12.19 Parte C. Análisis básico de flujo bidimensional, incompresible e irrotacional Un análisis acerca de las cuatro leyes básicas Condiciones de frontera para flujos no viscosos Coordenadas polares Parte D. Flujos simples Naturaleza de los flu,jos simples que se estudiarán Metodologías de solución para flujo potencial Flujo uniforme Fuentes y sumideros bidimensionales El vórtice simple El doblete 12.20 12.21 12.22 12.23 12.24 12.25 Parte E. Superposición de flujos simples bidimensionales Nota introductoria sobre el método de superposición Sumidero con vórtice 12.26 12.27 12.28 Flujo alrededor de un cilindro sin circulación Sustentación y arrastre para un cilindro sin circulación Caso del cilindro giratorio Suslentación y arrastre para un cilindro con circulación *Parte F. Flujos axisimétricos tridimensionales Introducción Función de corriente de Stokes Relación entre líneas de corriente, función de corriente y campo de velocidad Aplhción de las leyes básicas Flu.jo uniforme Fuentes y sumideros tridimensionales Doblete tridimensional Flujo permanente alrededor de una esfera Flu,j~s alrededor de cuerpos de revolución Coll)fón 513 513 516 516 520 520 521 524 524 526 528 533 533 533 535 537 538 541 545 545 546 12.29 12.30 12.31 12.32 12.33 12.34 12.35 547 549 550 551 552 553 555 558 1 3 Teoría de capa límite 571 xii 13.1 Anotaciones introductorias 571 13 .i1 Espesor de la capa límite 572 CONTENIDO .- “13.3 Ecuaciones simplificadas de la capa límite para flujo laminar; ecuación de Blasius 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10 13.11 13.12 “13.13 *13.14 “13.15 13.16 Ecuación integral de momentum de Von Kármán y fricción superficial Parte A. Capas límites laminares Uso de la ecuación integral de ~onwlfw?z de Von Kármán Fricción superficial para flujo en una capa límite laminar Transición para flujo en una placa plana Parte B.1 Capas límites turbulentas: placas lisas Espesor de la capa límite sobre placas planas lisas Arrastre por fricción superficial sobre placas lisas Parte B.2 Capas límites turbulentas: placas rugosas Arrastre por fricción superficial en capa límite turbulenta sobre placas rugosas Parte C. Flujo sobre cuerpos curvos sumergidos Flujo sobre fronteras curvas; separación -Arrastre sobre cuerpos sumergidos Estela detrk de un cilindro Perfiles de alas; comentarios gcneralrs Temas adicionales sobre perfiles de alas, arrastre inducido y flujo transónico Colofón 14 Flujo a superficie libre 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 ‘14.9 *14.10 Introducción Consideración del perfil de velocidad Flujo normal 14.11 14.12 Flujo normal: métodos modernos Sección hidkiulicamente óptima Ondas gravitacionales Energía específica; flujo crítico Flujo variado en canales rectangulares cortos Flujo gradualmente variado sobre canales largos Clasificación de los perfiles superficiales para flujos gradualmente variados Flujo rápidamente variado; el resalto hidrhulico Colofhn 15 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 *Turbomaquinaria Parte A. Consideraciones generales Introducción Relaciones de similitud para turbomkluinas Velocidad específica Las leyes bkicas Parte B. Turbinas Comentarios introductorios Turbinas de i~npulso 575 581 583 583 586 591 593 593 596 602 602 606 606 609 620 621 625 628 645 645 645 646 651 655 658 660 668 672 677 682 687 699 499 699 70 I 704 707 710 710 xiji 710 15.7 15.8 15.9 15.10 15.11 Turbinas de reacción de flujo radial y axial 715 Turbinas (y compresores) de reacción con cascadas de Slabes 720 Parte C. Ventiladores, bombas, sopladores y compresores 723 Anotaciones introductorias 723 Bombas y sopladores de flujo radial 724 Colofón 731 16 *Mecánica computacional de fluidos 739 16.1 Introducción 16.2 16.3 16.4 Parte A. Métodos numéricos 1 Operaciones numéricas para derivación e integración Parte B. Problemas de flujo representados mediante ecuaciones diferenciales ordinarias Un comentario 739 739 739 745 745 16.5 16.6 Introducción a la integración numérica de ecuaciones diferenciales ordinarias Notas sobre programación Problemas 745 747 748 Parte C. Problemas de flujo permanente representados mediante ecuaciones diferenciales parciales Introducción a los problemas de flujo permanente con valores frontera Flujo potencial Flujo viscoso laminar incompresible en un dueto Proyectos 760 16.7 16.8 16.9 16.10 760 764 767 770 Respuestas a problemas seleccionados 773 Bibliografía 779 A.1 Métodos de medición 781 A.T. 1 A.T.2 A.T.3 A.I.4 A.I.5 A.1.6 A.I.7 A.1.8 Introducción Medición de presiones Medición de velocidades Medición de caudal en flujo incompresible en tuberías Medición de caudal en flujo compresible en tuberías Medidas de flujo a superficie libre; el vertedero Medición de la viscosidad Colofón 781 781 783 784 789 793 796 800 A.11 B Deducción de la ecuación diferencial para el flujo adiabático en área constante para un gas perfecto 801 Curvas y tablas 803 índice 814 |
| RESUMEN, ETC. | |
| Resumen, etc | El desarrollo de la tercera edición se facilitó debido a una gran oportunidad. Corno profesor de facultad mi enseñanza no está restringida a un solo departamento. Por consiguiente, a pesar de que pertenezco al departamento de ingeniería civil, en 1979 fui invitado por nuestro departamento de ingeniería mecánica y aeroespacial para dirigir el curso de segundo año en mecánica de fluidos a los estudiantes y tuve completa libertad en la forma de presentación y contenido del curso. Ha habido entre 160 y 180 estudiantes cada año en esta clase. Particularmente valioso para mí fue el hecho de que la mitad de la clase estaba compuesta por estudiantes de transferencia de una amplia gama de programas, que variaban desde programas de ingeniería de universidades grandes hasta programas de preingeniería de universidades pequeñas. Mi experiencia de enseñar a una clase grande de estudiantes con diferentes tipos de preparación ha sido la mejor forma para desarrollar un libro. Por consiguiente, se me presentó una oportunidad única para trabajar en la tercera edición. Asimismo, para compensar la extraordinaria confianza dada por mis colegas en el departamento de ingeniería mecanica y aeroespacia), hubo una gran motivación para mejorar el libro, en particular desde el punto de vista pedagógico. La tercera edición es el resultado de un esfuerzo continuo, primordialmente en esta dirección, durante toda una década. Ahora presento algunos de los cambios hechos durante este periodo. Como escritor siempre he incluido material en el libro que va más allá de lo que puede cubrirse formalmente en clase; esto incluye lo que puede considerarse como “material avanzado”. En mis clases siempre he dado un pequeño resumen de la mayor parte de este material con propósitos de orientación. Además, siempre deseo motivar a los estudiantes para que estudien por su cuenta este material durante los cursos y, XV particularmente, en tiempos posteriores, en conexión con otros cursos más avanzados. Mis estudiantes me dicen que esto es una práctica muy beneficioha, de manera que la he incorporado en la tercera edición. Luego;. antes de cualquier sección avanzada (señal,Ida con asterisco o con letra más pequeña) habrá una explicacií I: resumida sobre lo que se hará en forma más cuidadosa y rigurosa inmediatamente después. En los úitimos años he encontrado que los estudia Ites tienen problemas al proyectar superficies curvas que son complejas pero que tienen aberturas simples, conXo la superficie exterior de un sistema de tuberías ramificado. En el capítulo sobre hidrostática se presentan an: lisis y problemas sobre este tipo de superficies. Esto es particulermente benéfico en el capítulo 5 cuando se e.:tudia el flujo de momentum a través de un volumen de control que se extiende sobre el flujo interno de algún Lparato. Pueden incluirse fuerzas que constan de fuerzas inrer- ~7s y calcular, por ejemplo, el empuje de un tu borreactor sobre un marco de prueba. En ciertas condiciones, utilizando simplementepre.riones manométricx: ; en este cálculo, se demuestra que la fuerza sobre la superficie exterior (que no hace parte de la superficie c”r control) ocasionada por la presión atmosférica estará autorn$-icamente incluida. Deseo que los estudiantes consideren los voltimenes de control y las ecuaciones asociadas a éstos con el mismo cuidado y la misma precisión que se espera que ellos utilicen en los diagramas de cuc rpo libre en mecánica de segundo año. De manera específica deseo, al menos en principio, que ellos consider:n el volumen de control y la ecuación de r:lomentzrrn acompañante como un cálculo separado del cálculo de la fuerza sobre una superficie curva (exterirr, usualmente una superficie compleja que no hace parte de la superficie de control con aperturas simples y expuesta a la presión atmosférica uniforme). Cuando se ha hecho estct con toda claridad, permito el uso de presiones manométricas para simplificar los cálculos. (Sin embargo, se han incluido problemas de trabajo donde esto MI puede hacerse). Después de este inicio cuidadoso, generalmente el texto utiliza la opción de un cálculo mis corto utilizando presión manométrica, cuando este enfoque se rjermite. |
| PALABRAS CLAVE | |
| Palabras Claves | Esfuerzo en un punto |
| -- | Estática de fluidos |
| -- | Fundamentos del análisis de flujo |
| -- | Formas diferenciales de las leyes básicas |
| -- | Análisis dimensional y similitud |
| TEXTUAL HOLDINGS--UNIDAD BIBLIOGRAFICA BASICA | |
| Existencias | 2 |
| ADDED ENTRY ELEMENTS (KOHA) | |
| Koha item type | Libros |
| Withdrawn status | Lost status | Permanent Location | Current Location | Date acquired | Cost, normal purchase price | Full call number | Accession Number | Koha item type |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Biblioteca Unipaz | Biblioteca Unipaz | 2000-06-16 | 73000.00 | 532 s299m | 9789586002462 | Libros | ||
| Biblioteca Unipaz | Biblioteca Unipaz | 2000-06-16 | 73000.00 | 532 s299m | 9789586002463 | Libros |