Presión de estancamiento - Stagnation pressure

En dinámica de fluidos , la presión de estancamiento (o presión de Pitot ) es la presión estática en un punto de estancamiento en un flujo de fluido. En un punto de estancamiento, la velocidad del fluido es cero. En un flujo incompresible, la presión de estancamiento es igual a la suma de la presión estática del flujo libre y la presión dinámica del flujo libre .

La presión de estancamiento a veces se denomina presión de Pitot porque se mide con un tubo de Pitot .

Magnitud

La magnitud de la presión de estancamiento se puede derivar de la Ecuación de Bernoulli para flujo incompresible y sin cambios de altura. Para cualquiera de los dos puntos 1 y 2:

${\ Displaystyle P_ {1} + {\ tfrac {1} {2}} \ rho v_ {1} ^ {2} = P_ {2} + {\ tfrac {1} {2}} \ rho v_ {2} ^ {2}}$

Los dos puntos de interés son 1) en el flujo de corriente libre a velocidad relativa donde la presión se llama presión "estática" (por ejemplo, muy lejos de un avión que se mueve a velocidad ); y 2) en un punto de "estancamiento" donde el fluido está en reposo con respecto al aparato de medición (por ejemplo, al final de un tubo de Pitot en un avión). ${\ Displaystyle v}$${\ Displaystyle v}$

Luego

${\ Displaystyle P _ {\ text {static}} + {\ tfrac {1} {2}} \ rho v ^ {2} = P _ {\ text {estancamiento}} + {\ tfrac {1} {2}} \ rho (0) ^ {2}}$

o

${\ Displaystyle P _ {\ text {estancamiento}} = P _ {\ text {static}} + {\ tfrac {1} {2}} \ rho v ^ {2}}$

dónde:

${\ displaystyle P _ {\ text {estancamiento}}}$ es la presión del estancamiento

${\ Displaystyle \ rho \;}$ es la densidad del fluido

${\ Displaystyle v}$ es la velocidad del fluido

${\ Displaystyle P _ {\ text {static}}}$ es la presión estática

Entonces, la presión de estancamiento aumenta sobre la presión estática, en la cantidad que se llama presión "dinámica" o "ram" porque es el resultado del movimiento del fluido. En nuestro ejemplo de avión, la presión de estancamiento sería la presión atmosférica más la presión dinámica. ${\ Displaystyle {\ tfrac {1} {2}} \ rho v ^ {2}}$

En flujo compresible sin embargo, la densidad del fluido es mayor en el punto de estancamiento que en el punto estático. Por lo tanto, no se puede utilizar para la presión dinámica. Para muchos propósitos en el flujo compresible, la entalpía de estancamiento o temperatura de estancamiento juega un papel similar a la presión de estancamiento en el flujo incompresible. ${\ Displaystyle {\ tfrac {1} {2}} \ rho v ^ {2}}$

Flujo compresible

Presión de estancamiento es la presión estática conserva un gas cuando es llevado a descansar isoentrópicamente de número de Mach M .

${\ Displaystyle {\ frac {p_ {t}} {p}} = \ left (1 + {\ frac {\ gamma -1} {2}} M ^ {2} \ right) ^ {\ frac {\ gamma } {\ gamma -1}} \,}$

o, asumiendo un proceso isentrópico , la presión de estancamiento se puede calcular a partir de la relación entre la temperatura de estancamiento y la temperatura estática:

${\ Displaystyle {\ frac {p_ {t}} {p}} = \ left ({\ frac {T_ {t}} {T}} \ right) ^ {\ frac {\ gamma} {\ gamma -1} } \,}$

dónde:

${\ Displaystyle p_ {t}}$ es la presión del estancamiento

${\ Displaystyle p}$ es la presión estática

${\ Displaystyle T_ {t}}$ es la temperatura de estancamiento

${\ Displaystyle T}$ es la temperatura estática

${\ Displaystyle \ gamma}$es la relación de calores específicos

La derivación anterior es válida solo para el caso en el que se supone que el gas es calóricamente perfecto ( se supone que los calores específicos y la relación de los calores específicos son constantes con la temperatura). ${\ Displaystyle \ gamma}$

Ver también

• Ariete hidráulico
• Temperatura de estancamiento

Notas

Referencias

• LJ Clancy (1975), Aerodinámica , Pitman Publishing Limited, Londres. ISBN  0-273-01120-0
• Cengel, Boles, "Termodinámica, un enfoque de ingeniería, McGraw Hill, ISBN  0-07-254904-1

enlaces externos

• Pitot-estática y la atmósfera estándar
• FL Thompson (1937) La medición de la velocidad del aire en aviones , nota técnica NACA # 616, de SpaceAge Control .