Física de fluidos
Capas límite, vórtices, turbulencia, transferencia de calor y combustión: la física que una simulación debe reproducir y su historia.
43 partes · 2026.03.25 – 2026.10.27
- 01
Número de Reynolds y transición del flujo, mediante visualización
La estela de un cilindro queda cerca de Strouhal 0.2, y multiplicar Re por diez multiplica una malla DNS por cerca de 178.
2026.03.25
- 02
Flujo de Poiseuille: Derivación de la solución analítica y validación por diferencias finitas
Con h = G = μ = 1 la velocidad central es 1/2 y el caudal 2/3. El L2 parte de 2.78e-16 y no sale del redondeo, así que ~2.0 no es un orden medido.
2026.03.28
- 03
Los insectos nadan en la miel: el mundo del flujo cambiado por el número de Reynolds
Una ballena a Re 2.5e8 y una bacteria a 3e-5 comparten la misma agua. El coeficiente 1/Re del término viscoso, no el fluido, decide qué balance sobrevive.
2026.04.21
- 04
¿Por qué el chorro de agua se rompe en gotas? — Inestabilidad de Plateau-Rayleigh y regímenes de ruptura
La onda más rápida de Plateau–Rayleigh mide unos 9,02 radios. Weber y Ohnesorge deciden si el chorro queda en gotas gruesas o pasa a niebla.
2026.04.23
- 05
Las dos caras de un remolino — vórtice libre, vórtice forzado y Helmholtz
Un vórtice libre gira sin rotación propia y la vorticidad es cero salvo en el centro. El núcleo de Rankine gira a 2U/R y empalma con la cola 1/r en r = R.
2026.04.28
- 06
El agua hierve también a 20°C — La física de la cavitación
A 20°C la presión de vapor es 2.34 kPa. Si la garganta de un Venturi hunde la presión estática bajo esa línea, el agua hierve y sigma pasa a negativo.
2026.04.30
- 07
Cuando el chorro se rompe — el número crítico de Reynolds y las capas del régimen turbulento
En tubería la transición se cita cerca de Re 2300, pero un tubo quieto aguanta laminar hasta 50.000. La pared se parte luego en subcapa, buffer y capa log.
2026.05.05
- 08
Por qué se curva una pelota que gira — Circulación, efecto Magnus y el teorema de Kutta–Joukowski
Con U=10 y R=0,5 las tres circulaciones llevan el Cp superior de -3 a -15. En el giro crítico el estancamiento inferior queda en Cp=1.
2026.05.07
- 09
Sobre Mach 1, hay que ensancharse para acelerar — la paradoja de la tobera Laval
Con áreas 2.5 la rama supersónica sale cerca de Mach 2.44 y la estática cae al 6.3% del estancamiento. Si sube la descarga, un choque se planta dentro.
2026.05.12
- 10
El paramecio nada en miel — origen molecular de la viscosidad y por qué Newton, Fourier y Fick escribieron la misma línea
A 1 atm el recorrido libre medio ronda 68 nm y la rapidez media unos 470 m/s. El flujo μ ≃ ρ c̄ ℓ / 3 es la línea de Fourier y Fick para calor y masa.
2026.05.14
- 11
Las tres caras del flujo en medios porosos — Darcy, Forchheimer y Brinkman
Con las constantes del lecho de grava, las pérdidas viscosa e inercial se igualan a 0.1 m/s, y la recta de Darcy lee de menos la caída de presión.
2026.05.19
- 12
Sumamos dos funciones y apareció un cilindro — Potencial complejo y la paradoja de d'Alembert
Sumar un doblete a una corriente uniforme dibuja el cilindro sin trazar el círculo. Sin circulación, el arrastre de la integral queda en el redondeo.
2026.05.21
- 13
Por qué el penacho de una chimenea se enrosca hacia arriba en vez de tumbarse — El chorro en flujo cruzado y su par de vórtices contrarrotantes
Con A=1.6 y B=0.33, la línea central en x=10d queda en 5.44d, 8.66d y 13.78d para r=2, 4 y 8. Duplicar r multiplica la altura por cerca de 1.59, no por 2.
2026.05.26
- 14
Tres retratos de un flujo — por qué difieren líneas de corriente, trayectoria y traza
A contracción 0.25 la velocidad en la garganta se cuadruplica y el término local sigue en cero. Con V0=0.6 y omega=2, la y de la corriente queda en ±0.6.
2026.05.28
- 15
La turbulencia usa tres reglas a la vez — La cascada de Kolmogorov y la ley -5/3
Si Reynolds se multiplica por diez, η/L baja a cerca de 0.18 de su valor, y un túnel a Re=10^4 ya pide un DNS 3D de unos 10^9 celdas.
2026.06.02
- 16
Un fluido que se calienta sin moverse — Convección natural y el Rayleigh 1708
Una pared de 0.30 m a 60 C en aire a 20 C imprime Ra 7.03e7, Nu 54.9 y un flujo de 197.6 W/m^2, todavía en la rama laminar, antes de 1e9.
2026.06.04
- 17
Por qué una pelota más rugosa vuela más lejos — La crisis de arrastre y la separación de capa límite
A 70 m/s y Re = 1.99e5 la misma pelota da 2.049 N lisa y 0.488 N con hoyuelos. La separación a 82° o a 120° abre esa brecha.
2026.06.09
- 18
Calentarlo más lo enfrió — La curva de ebullición y el flujo crítico de calor
El CHF de Zuber para agua a 1 atm es 1.259 MW/m². El flujo nucleado de Rohsenow es 1.094 a 20°C y ya 3.692 a 30°C, por encima de ese techo.
2026.06.11
- 19
Para superar el sonido, ensancha el tubo — La tobera De Laval y el bloqueo
Con razón de áreas 4, el Mach de diseño es 2.940 y pe/p0 es 0.0298. Con gamma 1.4 el factor de gasto másico queda cerca de 0.5787, sin la contrapresión.
2026.06.18
- 20
Mide la resistencia y obtén la transferencia de calor — la analogía de Reynolds
En una placa plana con Re_x = 1e5, Cf/2 permanece en 1.050e-3 y St·Pr^(2/3) coincide con ese valor para Pr = 0.7, 1 y 7.
2026.06.23
- 21
¿Por qué los motores de gasolina se detienen en relación de compresión 12? — Otto y Diésel
Misma relación: Otto alcanza 56.5% con r=8 y 63.0% con r=12. Diésel a corte 2 da 49.0% y 56.7%. El cascabeleo, no el calor, frena la gasolina cerca de 12.
2026.06.25
- 22
Donde el gas ideal empieza a mentir — el factor de compresibilidad Z y la ecuación de van der Waals
El nitrógeno a 100 bar y 200 K tiene Z = 0.7905. La densidad de gas ideal, 168.4 kg/m3, queda cerca de un 26 por ciento por debajo de la real, 213.0.
2026.06.30
- 23
La onda de choque que aparece a diario en el fregadero — número de Froude y resalto hidráulico
Con Fr 2.86 un calado de 0.2 m pasa a Fr 0.42 y 0.714 m, y deja 0.238 m de energía específica en el rodillo turbulento del resalto.
2026.07.02
- 24
El caos que empieza en el fondo de una olla — Convección de Rayleigh–Bénard y las ecuaciones de Lorenz
Con paredes rígidas los rollos se encienden en Ra 1708. En el truncamiento de Lorenz, rho deja de asentarse al pasar de 24.74.
2026.07.09
- 25
Olas colgadas en el cielo — La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz
En aire y agua la primera onda sale cerca de 6.6 m/s, con 1.69 cm y una tasa de 4.89 por segundo. Por debajo de eso la superficie sigue en calma.
2026.07.14
- 26
Por qué se curva una pelota que gira — el efecto Magnus y la circulación
Un giro desvía la bala de lado. La circulación Γ=2πa²ω fija esa fuerza, y el desvío con spin 2 es 6.90 m, no el doble de los 3.71 m con spin 1.
2026.07.16
- 27
Una sola onda adelanta a su propio grupo — dispersión y velocidad de grupo
En agua profunda la velocidad de grupo de una onda de gravedad es la mitad de la de fase. La onda más lenta cae cerca de 1.73 cm y 0.232 m/s.
2026.07.21
- 28
Cuánto debe fluir el agua antes de volverse una parábola — Longitud de entrada y Hagen–Poiseuille
En flujo laminar el perfil plano de entrada necesita unos 0.05 Re diámetros para volverse parábola, y 64/Re no vale antes de esa estación de medida.
2026.07.23
- 29
Dónde deja la turbulencia de acelerar una llama — la hipótesis de arrugamiento de Damköhler y el bending
Con u'/S_L = 12, el factor de arrugamiento todavía se queda cerca de 4.03 a gran escala y cae a 2.00 cuando Ka pasa de 29.
2026.07.28
- 30
Cuatro choques le ganan a uno — el tren de choques oblicuos de una toma supersónica
A Mach 3 un choque normal recupera 0.3283 de la presión de estancamiento. Cuatro rampas de 8° más un choque final suben esa cifra a 0.8235.
2026.08.06
- 31
Lo que mata un vórtice no es la viscosidad — el 1/r de Newton y el núcleo de Lamb–Oseen
En r=0.5 la velocidad sigue igual tras 50 tiempos de difusión. Con n=1 la fuerza viscosa es cero y solo la pared se lleva la circulación.
2026.08.11
- 32
Bajar el humo 1 m costó 7 Pa de tiro — la estufa de Franklin y el presupuesto de flotabilidad
Un metro de descenso se lleva 6.16 Pa y la chimenea, un metro más larga, baja de 39.15 Pa a 38.32 Pa. El tiro neto cae de 44.72 Pa a 37.72 Pa.
2026.08.20
- 33
La fuerza de Coriolis hizo cero trabajo y el impulsor sumó 1800 J/kg — energía en un marco rotante
En un marco rotante se conserva la rotalpía, no la entalpía total. El trabajo de Coriolis queda en 0 J/kg y la altura del impulsor igual sube 1800 J/kg.
2026.08.27
- 34
Donde la presión total cayó 1,080 Pa la disipación era cero — cuando la constante de Bernoulli cruza las líneas de corriente
En el núcleo giratorio de un vórtice la presión total cae 1,080 Pa y la disipación viscosa es cero. Un vórtice de Rankine marca dónde deja de haber pérdida.
2026.09.03
- 35
El 49,9 % de los coeficientes dinámicos salió negativo — la identidad de Germano y el lugar del promedio
Medir el coeficiente de Smagorinsky con la identidad de Germano da negativo en la mitad de la malla. Dónde se promedia decide la estabilidad.
2026.09.15
- 36
2.0000 en flujo laminar, 1.0322 en turbulento — el coeficiente delante de la altura de velocidad
La altura de velocidad hecha con la media no es la energía cinética real del tubo. Alfa vale 2.0000 en flujo laminar y 1.0322 a Re = 10^6.
2026.09.17
- 37
Cuadruplicar la velocidad y seguir en 19.47° — donde la profundidad abre la estela de Kelvin hasta 90°
El semiángulo de Kelvin en agua profunda sigue en 19.47° aunque la velocidad se cuadruplique. La profundidad lo abre hacia 90° al alcanzar Froude 1.
2026.09.24
- 38
Refinar la malla 8 veces no movió el 2.4674 — dos constantes que Fourier dejó en 1807
La objeción de convergencia que hizo rechazar la memoria de Fourier en 1807 vuelve hoy en las mallas como dos constantes tercas: 8.9490% y pi^2/4.
2026.09.29
- 39
Derivar μ y k de la misma fórmula desvió el Pr 1.98 veces — el 9/4 detrás de 123.5 K de temperatura de pared
Derivar μ y k del mismo camino libre medio clava el Pr del aire en γ = 1.400 frente a 0.707 medido. El 9/4 de Eucken recorta el salto de pared de 123.5 K.
2026.10.01
- 40
El mismo χ=50 devolvió 1759 K y 818 K — donde se pliega una librería de flamelets
Con χ=50 la tabla devuelve 1759 K y 818 K a la vez: la curva en S se pliega. Un flamelet de 61 puntos muestra cómo C vuelve univaluada esa misma curva.
2026.10.06
- 41
Una partícula de aluminio de 1 μm se calentó 4.6 veces más lento que con la fórmula del continuo — interpolación de Sherman en transición de Knudsen
A 1500 K y 1 atm, una partícula de aluminio de 1 μm queda en Kn = 0.67. Nu = 2 acorta el tiempo de calentamiento por 4.58; la media de Sherman lo corrige.
2026.10.15
- 42
Dividir la constante inversa entre Kp disoció el 99.6% del AlO a 2500 K — el (p°/RT)^Δn oculto en la constante de equilibrio
Usar Kp en kr = kf/K desplaza el equilibrio de toda reacción con Δn≠0 por un factor (p°/RT)^Δn. Un reactor de disociación de AlO reproduce el error en SI y en CGS.
2026.10.22
- 43
Una pequeña fluctuación de la fracción de mezcla baja 964 K la temperatura media — β-PDF presunta y el infinito en Z=0
En Z̄ estequiométrica, la temperatura media con β-PDF queda 964 K por debajo de T(Z̄). Con a<1, una malla uniforme de 100 celdas además se pasa por 115 K. El porqué, con código.
2026.10.27