19.9
Considere el flujo constante e incompresible a través de un tubo cilíndrico recto de radio constante R, conocido como flujo de Hagen-Poiseuille.
La geometría cilíndrica permite el uso de las coordenadas r, θ y z para mediciones radiales, angulares y axiales.
El fluido que fluye paralelo al eje del tubo tiene un componente de velocidad puramente axial y varía solo con la distancia radial.
Estas condiciones simplifican las ecuaciones de Navier-Stokes, revelando un perfil de velocidad parabólica que muestra que la velocidad es más alta en el centro y disminuye hacia las paredes, llegando a cero en el límite.
Esto demuestra el flujo laminar, donde las partículas de fluido se mueven suavemente en capas organizadas.
La integración de este perfil sobre la sección transversal del tubo da la ley de Poiseuille, que expresa el caudal Q como dependiente de la cuarta potencia del radio del tubo, la viscosidad del fluido y el gradiente de presión.
La velocidad media V, calculada a partir de Q, es la mitad de la velocidad máxima observada en el centro del tubo.
Esta distribución de velocidad confirma que el flujo es más alto en el centro y disminuye parabólicamente a cero en la pared.
El flujo de Hagen-Poiseuille describe el flujo constante e incompresible de un fluido viscoso a través de un tubo cilíndrico con un radio constante R.…
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