FLUIDODINÂMICA - ESCOAMENTO SOBRE CORPOS

UNIVERSIDADE TIRADENTES – UNIT

ENGENHARIA MECATRÔNICA

Williams Ramos Azevedo

Wesley Alves de Azevedo

FLUIDODINÂMICA - ESCOAMENTO SOBRE CORPOS

ARACAJU, SE – BRASIL

2016

Williams Ramos Azevedo

Wesley Alves de Azevedo

FLUIDODINÂMICA - ESCOAMENTO SOBRE CORPOS

Trabalho feito à como parte da nota de medida de eficiência na disciplina Fenômenos de transporte, Curso de Engenharia Mecatrônica da Universidade Tiradentes sob orientação da Professora Nayara Bezerra Carvalho.

ARACAJU, SE – BRASIL

2016

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................	4
2 DEFINIÇÃO DE ARRASTO E SUSTENTAÇÃO .........................................	5
2.1 Arrasto     ......................................................................................................	5
2.2 Sustentação ...................................................................................................	5
3 A IMPORTÂNCIA DE REYNOLDS PARA ESTUDO DE ESCOAMENTO SOBRE CORPOS         ..................................................................................................	7
4 CAMADA LIMITE SOBRE CORPOS SÓLIDOS .................................................... 4.1 Camada Limite na Placa 4.2 Camada Limite no Cilindro e na Esfera 4.3 Camada Limite no Aerofólio	8
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................	9

1. 1 INTRODUÇÃO

O estudo de escoamentos sobre corpos acarretou em uma série de inovações que contribuíram de forma significativa para o avanço da sociedade moderna. Os principais exemplos são os aviões e os automóveis que encurtam as distâncias entre as pessoas e passam por constantes aprimoramentos.

Deslocando-se o corpo em um fluido, mais uma vez tomamos o avião como exemplo, surge forças que estão ligadas ao fato do avião conseguir alçar voo, tais forças são a de arrasto e sustentação. O entendimento das forças de arrasto e força de sustentação é parte integrante do estudo da fluidodinâmica, campo da física que estuda a dinâmica dos fluidos e suas influências em corpos de diferentes formas geométricas.

Ao longo do texto explicaremos como as forças de arrasto e força de sustentação influenciam os corpos, estudaremos os tipos de arrasto e a suas influências em tipos diferentes de corpos submersos.

1. 2 DEFINIÇÃO DE ARRASTO E SUSTENTAÇÃO

1. 2.1 ARRASTO

Força de arrasto é quando o fluido exerce uma força de resistência a um corpo ou um objeto qualquer que se move em um fluido (ar ou água, por exemplo), tendendo a reduzir a velocidade do objeto.

Tipos de Arrasto:

1. De forma: Á geometria do objeto.

   

b) De fricção: deve-se à superfície do objeto.

c) De base: devido à baixa pressão na traseira do MF.

d) Induzido: devido ao vento que causa α (ângulo de ataque).

e) De interferência: interação entre tubo-foguete e empenas.

1. 2.2 SUSTENTAÇÃO

É a componente da Resultante Aerodinâmica perpendicular ao vento relativo. A Resultante Aerodinâmica (RA) é uma força que surge em virtude do diferencial de pressão entre o intradorso e o extradorso do aerofólio e tende a empurrá-lo para cima, auxiliada ainda pela reação do ar (Terceira Lei de Newton) na parte inferior da mesma.

[pic 1]

2. 3 A IMPORTÂNCIA DE REYNOLDS PARA ESTUDO DE ESCOAMENTO SOBRE CORPOS

A possibilidade de avaliar a estabilidade do fluxo podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta. Com isso, podem-se realizar os dimensionamentos industriais e optar por materiais mais adequados para cada processo.

1. 4 CAMADA LIMITE SOBRE CORPOS SÓLIDOS – PLACA, ESFERA, CILINDRO E AEROFÓLIO, CÁLCULOS DE ESPESSURA DA CAMADA LIMITE

Em escoamentos externos com altos números de Reynolds em torno de um corpo carenado, observamos que os efeitos da viscosidade estão principalmente confinados em uma camada delgada do fluido, uma camada limite, próxima ao corpo. Para calcular o arrasto, deve-se integrar a tensão de cisalhamento viscosa sobre a parede; para prever o cisalhamento na parede o gradiente da velocidade sobre ela deve ser conhecido. Isso exige uma solução das equações de Navier-Stokes dentro da camada limite.

Borda da camada limite: tem espessura indicada por δ(x), sendo definida arbitrariamente como o conjunto de pontos no quais a velocidade é igual a 99% da velocidade da corrente livre.

Pressão na camada limite: pressão na parede da solução do escoamento invíscido.

4.1 Camada Limite na Placa

        Utiliza-se um método aproximado para a camada limite para descrever o padrão do escoamento incompressível próximo da borda anterior, vx (x,y), de uma placa plana imersa num escoamento de fluido.

[pic 2]

4.2 Camada limite no Cilindro e esfera