Mecânica dos Fluidos: Escoamentos, Camada Limite e Tipos de Fluidos, 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

( F L U I D O D I N Â M I C A )

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

TÓPICOS

4.1. Linhas e Tubos de Corrente + Volumes de Controlo;

4.2. Fluidos Ideal e Real

4.3. Teoria da Camada Limite

4.4. Escoamentos Laminar e Turbulento

4.5. Outros Regimes de Escoamentos

4.1. LINHAS E TUBOS DE CORRENTE +

VOLUMES DE CONTROLO

Linhas de corrente

A figura mostra-se um exemplo simples de linhas de corrente

em torno de um cilindro.

Quando o fluido está escoando sobre uma fronteira sólida,

por exemplo, a superfície do cilindro ou na parede de um

tubo, não pode existir escoamento através da superfície.

4.1. LINHAS E TUBOS DE CORRENTE +

VOLUMES DE CONTROLO

Tubos de corrente + Volume de controlo

Imaginando uma superfície tubular formada por linhas de

corrente onde o fluido escoa, conhecida como um tubo de

corrente.

Num escoamento bidimensional temos um tubo de corrente

plano (no plano do papel).

Tubo de corrente tridimisional e bidimensional

4.2. FLUIDOS IDEAL E REAL

4.3. TEORIA DA CAMADA LIMITE

4.3. TEORIA DA CAMADA LIMITE

ww

4.3. TEORIA DA CAMADA LIMITE

ww

▪ O desenvolvimento da camada limite deve ser controlado

por forma a se evitar a separação das linhas de corrente e

posterior surgimento de fenómenos nefastos como por

exemplo escoamento no sentido reverso.

▪ A teoria de fluidos inviscidos (ou perfeitos) é muito

importante na aerodinâmica.

4.4. ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO

▪ A região laminar representa grande instabilidade do fluxo.

Ocorrendo qualquer perturbação, o regime passa a ser

turbulento.

▪ Além disso, no regime laminar, a distribuição de

velocidade do escoamento é parabólica , enquanto que

no turbulento é achatada.

▪ Sendo a velocidade local do escoamento V=Vmax no centro

do tubo.

▪ No escoamento laminar, temos que a velocidade média,

V= 0 , 5 Vmax e no turbulento V= 0 , 8 Vmax (ou 0 , 80 a 0 , 85 ).

Fluidodinâmica 13

4.4. ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO

4.4. ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO

4.4. ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO

Para caracterizar se um escoamento é laminar ou turbulento

existe um parâmetro adimensional denominado número de

Reynolds (Re).

D- diâmetro do canal; V- velocidade característica de escoamento; ρ - massa específica; μ e ν- viscosidade dinâmica e cinemática. Nota: As vezes a tubulação não apresenta uma secção transversal circular, assim será necessário calcular o diâmetro hidráulico. ▪ Dh - diâmetro do canal; ▪ Asecção - Área da secção; Razão entre as Forças de Inércia e as de velocidade

4.4. ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO

Através das experiências realizadas por Reynolds ( 1883 ), este estabeleceu que: ▪ Re ≤ 2000 → tem-se o escoamento laminar; ▪ 2000 < Re < 2400 → tem-se o escoamento de transição; ▪ Re ≥ 2400 tem-se o escoamento turbulento. A classificação actual estabelecida pela ABNT difere um pouco da estabelecida por Reynolds e é a seguinte: ▪ Re< 2000 caracteriza escoamento laminar; ▪ 2000 ≤ Re≤ 4000 caracteriza uma região de transição; ▪ Re> 4000 caracteriza o escoamento Fluidodinâmica^ turbulento.^19

4.5. OUTROS REGIMES DE ESCOAMENTOS

4.5.1.QUANTO À VARIAÇÃO NO TEMPO

Permanente: as propriedades do fluido e sua velocidade não

variam no tempo, num dado ponto do escoamento, podendo

variar de ponto a ponto;

Não permanente ou transiente: as propriedades do fluido e

sua velocidade variam no tempo, num dado ponto do

escoamento, podendo variar também de ponto a ponto.