Mec¢nica dos Fluidos II

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Prof. Leandro Gonalves Dias

Depto. Cincias Trmicas e dos Fluidos DCTEF

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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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