MECÂNICA DOS FLUIDOS 2 - ME262

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS (CTG)

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA (DEMEC)

MECÂNICA DOS FLUIDOS 2 – ME262

Prof. ALEX MAURÍCIO ARAÚJO

(Capítulo 2)

Recife - PE1- Fluido como meio contínuo. Massa específica, peso específico e densidade relativa.

Perfis de velocidades. Escoamentos 1D, 2D e 3D. Escoamento “plug-flow”.

Exemplos. Técnicas de visualização do campo de velocidades. Trajetória, linha de

tempo, linha de emissão e linha de corrente. Tipos de forças. Campos de tensões.

Representação e sinais das tensões.

2- Viscosidade e deformação fluida. Fluidos newtonianos e não-newtonianos. Lei de

Newton da viscosidade. Coeficiente de viscosidade dinâmica e cinemática.

Modelos de Viscosidade. Mecanismos da viscosidade dos fluidos com a

temperatura. Gráficos de viscosidade com temperatura. Dimensões e unidades.

Viscosímetros. Diagramas reológicos. Exemplos.

Exemplo: Escoamento de Couette (distribuição de velocidades e tensões num

fluxo entre 2 placas longas paralelas).

Capítulo 2 – Conceitos fundamentais3- Descrição e classificação dos escoamentos fluidos:

1) Internos, em canal e externos;

2) Laminar, transição e turbulento. Número de Reynolds;

3) Compressível e incompressível. Número de Mach. Exemplos.

4) Viscoso e não-viscoso. Camada limite hidrodinâmica (cinética).

Ponto de estagnação.

Classificação dos fluidos quanto aos comportamentos

4- Conceito de camada limite / perfil de velocidades. Escoamento ideal. Descolamento

(separação) da CL. Esteira. Arrasto. Carenamento aero-hidrodinâmico. Estrutura e

desenvolvimento da CL cinética. Exemplos de aerofólios, placa plana e conduto.

Escoamento em camada-limite com gradiente de pressão. Características do fluxo

viscoso sobre placa plana e em torno de um cilindro. Espessura da CL em placas planas.

Exemplos de visualização de fenômenos fluidos. Formas aerodinâmicas e exemplos de

túnel de vento. Escoamento Subsônico e Supersônico. Natureza flutuante dos

escoamentos turbulentos. Formação e controle de vórtices. Perfis de velocidades

laminar e turbulento. Perfis aerodinâmicos. Métodos de controle da camada limite.

Propagação de ondas superficial e interna. Determinação da força de arrasto.Fluido como Continuum ( ∞ divisível contínuo)

Conceitos FundamentaisMassa específica

Peso específico

Densidade relativa

ρH2O(4°C) = 10³ kg/m³ ; ρar = 1,2 kg/m³ ; dH2O = 1,0 ; dHg = 13,6 .Escoamentos 1D, 2D e uniforme na seção transversal (“plug-flow”)

r = 0 u = umáx

r = ± R u = 0

u = u (x,y) 2D

u = u (x) 1D

Escoamento uniforme na seção

(Condição de não-deslizamento)

“plug-flow” - pistonado

F

uExemplos de casos simplificados:

● Escoamento permanente em tubo, afastado da entrada

u= u (r, θ, x, t) u= u(r) => 1D

Uniforme em x!

(sem perdas viscosas e de atritos!)

(0)

r = 0 u= umáx

r = ± R u= 0 (Condição de não-deslizamento)● Escoamento permanente entre paredes retas divergentes, infinitas em Z

● Modelo de fluxo uniforme na seção transversal

u = u (x,y) 2D

u = u (x) 1D u = u (x,y,z,t)

v = v (x,y,z,t)

w = w(x,y,z,t)

componentes

escalares de

(Nº de Coord. Espaciais Necessárias)

(3D, Transiente)

Escoamentos 3DTrajetória (“pathline”) - Percurso deixado por uma partícula fluida em movimento;

Linhas de tempo (“timelines”) – Várias partículas fluidas adjacentes marcadas em um dado “t”;

Técnicas de visualização do campo de

t

t + δt

Linhas de tempo

X Y

Z

t1

t2

t3

t3 > t2 > t1Linhas de emissão (“streaklines”) – É a linha unindo partículas fluidas que passaram por um

determinado ponto fixo no espaço;

Linhas de corrente (“streamlines”) – São linhas que, num dado “t”, são tangentes à direção do

escoamento em cada ponto “P” do escoamento. São tangentes ao vetor velocidade, em cada “P”

do campo.

Ponto de referência

X Y

Z