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Prof. Leandro Gonalves Dias
Depto. Cincias Trmicas e dos Fluidos DCTEF
Mecnica dos Fluidos II
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Programa1 Semelhana, anlise dimensional e modelos fsicos
2 Escoamento sem atrito, perdas de carga, medidores,transio e turbulncia
3 Redes de tubulaes
4 Escoamentos externos
5 Escoamentos compressveis
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EmentaSemelhana, anlise dimensional e modelos fsicos
Equao de Bernoulli
Medidas de presso e vazo
Clculo de perdas de carga
Anlise de redes de tubulaes
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EmentaArrasto e sustentao em corpos imersos
Transio e turbulncia
Introduo ao escoamento compressvel
Experimentos e demonstraes em laboratrio
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Objetivo
1 GeraisAprofundar os conhecimentos adquiridos peloestudante na unidade curricular Mecnica dos
Fluidos I, com vistas aplicao em processosindustriais.
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Objetivo2 Especficos
Conhecer e saber aplicar as ferramentas da anlisedimensionalUtilizar a eq. de Bernoulli para clculos emescoamentos sem atrito
Calcular perdas de carga em sistemas simples detubulaesCalcular arrasto e sustentao em escoamentosexternosConhecer e saber calcular os principais parmetros
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AvaliaoListas de exerccios para as provas
Sero aplicados 3 verificaes
Verificao substitutiva (matria toda)
Controle de freqncia
Lista de exerccio + verificaes
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BibliografiaWhite, F. M., Mecnica dos Fluidos, McGraw Hill, 4
edio, 2002, 570 pp., ISBN: 858680424X.Fox, R.W.e McDonald, A.T., Introduo Mecnica dosFluidos, LTC, 6 ed., 504 pp.
PotterM. C. e WiggertD.C., Mecnica dos Fluidos, Ed.Thomson, So Paulo, Trad. 3 ed. original, 2004, 688 pp.
B. R. Munson, D. F. Young, T. H. Okiishi, Fundamentos daMecnica dos Fluidos, Edgard Blucher, 4 ed., 2004, 584 pp.8
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Reviso
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Fluido tende a escoar
Slido deformar ou dobra
Um fluido uma substncia que se deformacontinuamente sob a aplicao de uma tensode cisalhamento (tangencial).
Fases lquidas e gasosa (ou de vapor)
Analisar qualquer sistema no qual um fluido omeio operante.
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A Mecnica dos Fluidos o ramo da mecnicaque estuda o comportamento fsico dos fluidose suas propriedades, ou seja, a cincia queestuda foras e movimento em fluidos.
Objetivo:
V (x,y,z,t)F (x,y,z,t)
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Mecnica dos Fluidos: Conhecimento
Estudos de modelos e projetos de todos os tipos:
1 - Aerodinmica (edifcios, arranha-cus,estdios,
chamins e shoppings);
2 Bombas, sopradores;
3Sistema de aquecimento e ventilao deresidncias e edifcios comerciais
4 - Gerao de energia eltrica
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Mecnica dos Fluidos: Conhecimento
Estudos de modelos e projetos de todos os tipos:
5 Redes de tubulaes6 Fundio
7 - Cincias atmosfricas e ocenicas
8 - Mquinas trmicas e hidrulicas
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Mecnica dos Fluidos: Conhecimento
Estudos de modelos e projetos de todos os tipos:
9 - Aquecimento e refrigerao
10 - Indstria do petrleo
11 Lubrificao
12 Instrumentao
13 - Bio-MFL
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Equaes bsicas:
1. Conservao da massa.
2. Segunda lei do movimento de Newton.
3. Princpio da quantidade de movimento angular.
4. Primeira lei da termodinmica.
5. Segunda lei da termodinmica.
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Mtodo de Anlise:1. Definir o sistema que voc est analisandoa) Sistema ou volume de controle
Sistema Aberto ou fechado (quantidade de massa )
Obter expresses matemtica para cada uma dasleis
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Sistema Aberto ou fechado (quantidade demassa )
Aberto existem trocas, quer de energia (calor),
quer de matria com a vizinhana (fluxo de massa).Fechado um sistema encerrado por umafronteira que permite trocas de energia , mas no dematria , entre o sistema e sua vizinhana (massafixa)
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Fluido como Contnuo: a gua e o ar
Meio contnuo (no podemos estar seguros danatureza molecular dos fluido, a menos que tenhaequipamento especializado para identific-las)A estrutura molecular tal que a massa no estdistribuda de forma contnua no espao, mas estconcentrada em molculas (regies relativamentegrande).Contnuo as propriedades variam muito pouco deponto a ponto (base da mecnica dos fludosclssica)
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Fluido como Contnuo: a gua e o ar
Hiptese do contnuo, cada propriedade do fluido considerada como tendo um valor definido em cada
ponto no espao.Massa especfica (), temperatura e velocidade, soconsideradas funes contnuas da posio e do
tempo.Determinar a massa especfica no ponto C, cujascoordenadas so x0, y0 e z0
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Campo de velocidade (descrio):
Velocidade no ponto C
V (x,y,z,t)
Pode ser escrito na forma escalar (funo de x,y, z
e t).
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Foras e Tenses:
Foras de corpo: agem sobre a totalidade do
meio, sem necessidade de contato
Foras de superfcie : agem sobre a superfciedo meio, devido ao contato deste com outro
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Uma fora qualquer pode ser dividida em seuscomponentes normal e tangencial .
Define-se:
(tenso de cisalhamento)
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Campos
Campo uma distribuio contnua no espao-tempode uma determinada propriedade
Campos escalares: temperatura, presso, massaespecfica (e derivados), concentrao, etc.
Campos vetoriais: velocidade, acelerao, fora,quantidade de movimento (linear e angular), etc.
Campos tensoriais: tenso, deformao, etc.
Perfis so fatias 1D dos campos
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Viscosidade
a propriedade dos fluidos correspondente aotransporte microscpico de quantidade de
movimento por difuso molecular . Ou seja,quanto maior a viscosidade, menor ser avelocidade em que o fluido se movimenta.
a propriedade fsica que caracteriza aresistncia de um fluido ao escoamento, a umadada temperatura.
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Fluidos Newtonianos Fluidos No NewtonianosTenso Superficial
Interface a regio que separa dois lquidosimiscveis ou um lquido de um gs;
CapilaridadeVaporizao e EvaporaoEscoamento externo e internoEscoamento Permanente e Transiente
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Camada Limite Dinmica e Trmica- Sendo a primeira a regio do escoamento em que osefeitos do atrito (ou viscosos) no podem serdesprezados
Regime Turbulento e Laminar
-No regime laminar, a estrutura do escoamento caracterizada pelo suave movimento do fluido
-No regime turbulento, caracteriza-se pelo escoamentono qual os fluidos em movimentos caticos superpem-se ao movimento mdio
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Compressibilidade e IncompressibilidadeAtmosfera PadroCone de Mach
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Centride de rea
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Momento de Inrcia
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