Flujo de Couette entre dos tubos concéntricos (Grupo 67)
| Trabajo realizado por estudiantes | |
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| Título | Flujo de Couette entre dos tubos concéntricos. Grupo 67 |
| Asignatura | Teoría de Campos |
| Curso | 2025-26 |
| Autores |
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| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
El flujo de Couette describe el movimiento de un fluido viscoso confinado entre dos superficies que se desplazan tangencialmente una respecto de la otra. En geometría cilíndrica, este fenómeno aparece cuando el fluido ocupa el espacio entre dos cilindros concéntricos de gran longitud y el movimiento está dominado por la rotación alrededor del eje común. Esta configuración se utiliza con frecuencia como modelo sencillo para estudiar cómo se transmiten los esfuerzos cortantes en lubricantes, rodamientos y dispositivos de medida de propiedades reológicas.
En el problema que se aborda en este trabajo, el fluido se encuentra entre dos tubos concéntricos que giran con velocidades angulares constantes y de sentido opuesto. Bajo la hipótesis de fluido incompresible, régimen laminar y simetría axial, el campo de velocidades resultante es puramente azimutal y depende únicamente del radio, determinado por la condición de no deslizamiento en ambas paredes cilíndricas. Estas condiciones de contorno contrapuestas generan un gradiente de velocidad más intenso en el espesor del anillo, lo que hace especialmente interesante analizar la distribución de temperatura, las curvas de nivel del campo escalar y el comportamiento del gradiente, así como discutir el significado físico de las magnitudes obtenidas y su posible relación con regímenes más complejos de tipo Taylor–Couette a mayores velocidades de rotación.
Contenido
- 1 Mallado de la sección transversal
- 2 Ecuación Navier-Stokes
- 3 Campo de velocidades
- 4 Líneas de Corriente del campo
- 5 Velocidad máxima del fluido
- 6 Rotacional de [math] \vec{u} [/math]
- 7 Representación del Campo de Temperaturas
- 8 Gradiente de la temperatura
- 9 Caudal circulante en la sección longitudinal
1 Mallado de la sección transversal
3 Campo de velocidades
4 Líneas de Corriente del campo
5 Velocidad máxima del fluido
6 Rotacional de [math] \vec{u} [/math]
7 Representación del Campo de Temperaturas
Sea la temperatura del fluido dada por la expresión [math] T(\rho,\theta) = log(1+ \rho^2)\cos^2 \theta [/math] se dibuja el campo de temperaturas y las curvas de nivel:
7.1 Representación del campo y curvas de nivel
A partir del siguiente código de MATLAB se obtiene una representación gráfica del campo escalar que describe la temperatura del fluido. Se muestran dos vistas, una tridimensional y otra bidimensional, ambas con una escala de colores que indica el valor de la temperatura en cada punto de la región considerada.
