Introdução à Mecânica dos Fluidos: Conceitos Básicos, Resumos de Mecânica dos fluidos

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M E C Â N I C A D O S

F L U I D O S

( C O N C E I T O S B Á S I C O S )

A G O S T I N H O F. M F U M O

TÓPICOS

1.1. Histórico 1.2. Definição 1.3. Tipos de fluidos 1.4. Caracteristicas dos Fluidos 1.5. Objecto da Mecânica dos Fluidos (Fluídos Padrões) 1.6. Aplicação 1.7. Cálculos principais 1.8. Analogia com a Mecânica dos Sólidos Propriedades dos fluidos 2

1.1. HISTÓRICO

1.1. HISTÓRICO

1.3. TIPOS DE FLUIDOS

f Fluido Líquidos Gases e Vapores (Objecto da Gasodinâmica) Pastas ❑ Água (Objecto da Hidraúlica) ❑ Combustíveis ❑ Álcool ❑ Óleos lubrificantes ❑ Sangue (Objecto da Bioengenharia) ❑ Seiva (Objecto da Bioengenharia) ❑ Ar (Objecto da Aerodinâmica) ❑ CO ❑ Vapor de âgua (Objecto da Termodinâmica) ❑ Gases de combustão ❑ Conteúdos das pastas dentíficas ❑ Argamassa antes de seca ❑ Massas de argila ou lamacentas ❑ Tintas para pintura de casas ❑ Massas lubrificantes (grease)

1.4. CARACTERISTICAS DOS FLUIDOS

Estado Forma Volume Sólido Definida Definido Líquido Indefinida Definido Gás Indefinida Indefinida Líquidos: ▪ admitem superfície livre; ▪ incompressíveis; ▪ indilatáveis. Gases: ▪ não admitem superfície livre; ▪ compressíveis; ▪ dilatáveis. Fluidos: Moléculas trocam de posição. Toma a forma do recipiente Sólidos: Moléculas ou cristais oscilam em torno de posições fixas Líquido Sólido Gás

1.5. OBJECTO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS

(FLUÍDOS PADRÕES)

Fluidos Newtonianos (objecto de estudo em MF) e não Newtonianos Fluido Newtoniano Fluido não Newtoniano Constante, independente da taxa de deformação imposta Dependente da taxa de deformação imposta

1.5. OBJECTO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS

(FLUÍDOS PADRÕES)

Designacao de comportamento Equacao Reologica Exemplos de Fluidos e Misturas Plástico ou Bingham ▪ Lamas de esgotos ▪ Misturas concentradas de minérios de água; ▪ Pó de carvão Pseudoplástico ▪ Polpa de papel em água ▪ Tintas e vernizes ▪ Pó de cimento em água ▪ Sangue Pseudoplástico com cedência ▪ Suspensão de argila em água ▪ Solução de polímenros Newtoniano ▪ Água ▪ Ar ▪ Óleos

1.6. APLICAÇÃO

▪ Estudos de lubrificação; ▪ Cálculo de máquinas hidráulicas. Ex.: bombas e turbinas; ▪ Ajuste de redes e máquinas (centrais de bombeamento, hidroeléctricas e térmicas); Ex: Máquinas de fluxo (hidráulicas e térmicas). ▪ Instalação de vapor. Ex.: caldeiras. ▪ Acção de Fuidos sobre veículos. Ex.: Aerodinâmica

1.6. APLICAÇÃO

1.7. CÁLCULOS PRINCIPAIS

▪ Medição de escoamentos. ▪ Forças de arraste. ▪ Trocas de energia e calor. ▪ Perda de carga.

1.8. ANALOGIA COM A MECÂNICA DOS

SÓLIDOS

As teorias bem fundamentadas da MF desenvolveram-se depois das teorias relativas a objectos sólidos. Daí que a Mecânica dos Fluidos se foi inspirando nas teorias da Mecânica dos Sólidos. Vejamos a definição de viscosidade para Fluídos Newtonianos: Capas de um líquido Capas de um Sólido