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Condición de Flujo Libre Calculator

Esta condición especifica que la tensión cortante en la pared es cero en una interfaz fluido-sólido, lo que indica que no hay resistencia al flujo tangencial.

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Result
Ready
Velocity Gradient

Formula first

Overview

En mecánica de fluidos, la condición de flujo libre implica que el gradiente de velocidad normal a la frontera es cero, lo que significa que la pared no ejerce una fuerza de arrastre viscoso sobre el fluido. Esto se utiliza frecuentemente como una aproximación en simulaciones de flujo de alto número de Reynolds donde los efectos de la capa límite se descuidan o en modelos idealizados de flujo no viscoso. Se contrasta con la condición de no deslizamiento, donde se supone que la velocidad del fluido en la frontera es igual a la velocidad de la frontera.

Symbols

Variables

= Dynamic Viscosity, = Velocity Gradient, = Shear Stress, = Shear Stress

Dynamic Viscosity
Velocity Gradient
1/s
Shear Stress
Pa
Shear Stress
Pa

Apply it well

When To Use

When to use: Aplicar al modelar flujos idealizados o regiones lejanas a superficies sólidas donde los efectos viscosos de la pared son insignificantes.

Why it matters: Simplifica las ecuaciones de Navier-Stokes para la dinámica de fluidos computacional al eliminar la necesidad de resolver capas límite viscosas en interfaces específicas.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • Suponer que el flujo libre se aplica a fluidos viscosos reales cerca de las paredes en flujos de baja velocidad.
  • Confundir las condiciones de flujo libre con las condiciones de contorno de simetría.

One free problem

Practice Problem

Para un fluido con una viscosidad dinámica de 0.001 Pa·s, ¿cuál es el gradiente de velocidad requerido (dvx/dy) en una pared si se satisface la condición de flujo libre?

Hint: La fórmula iguala a cero el producto de la viscosidad negativa y el gradiente de velocidad.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

References

Sources

  1. White, F. M. (2011). Fluid Mechanics (7th ed.). McGraw-Hill Education.
  2. Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. (2006). Fundamentals of Fluid Mechanics. Wiley.
  3. NIST CODATA
  4. IUPAC Gold Book
  5. Wikipedia: Free-slip boundary condition
  6. White, Frank M. Fluid Mechanics. 8th ed., McGraw-Hill Education, 2016.
  7. NIST Chemistry WebBook
  8. White, Frank M. Fluid Mechanics. McGraw-Hill Education, 2016.