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Introdução e Conceitos Mecânica dos Fluidos (CLASSIFICAÇÃO DE ESCOAMENTOS…
Introdução e Conceitos Mecânica dos Fluidos
O que é Fluido?
Substância no estado
líquido ou gasoso
Um fluido se deforma continuamente sob a influência da tensão de cisalhamento
Tensão proporcional a taxa de deformação
Se esse experimento for feito com um fluido
A camada de fluido em contato com a placa superior move-se continuamente
com a velocidade da placa, não importando quão pequena a força F seja.
A velocidade do fluido decresce com a profundidade devido ao atrito entre as camadas de fluido, chegando a zero na camada em contato com a placa inferior.
Tensão Normal
Pressão
Tensão Normal em um fluido.
Força que atua sobre a superfície por unidade de área
Mecânica dos Fluidos
Comportamento de Fluidos em repouso ou em movimento
Interação entre fluidos e sólidos ou outros fluidos na fronteira
Áreas de Aplicação
Escoamentos naturais e clima
Embarcações
Aeronaves e espaçonaves
Usinas termelétricas
Corpo humano
Automóveis
Turbinas eólicas
Sistemas de tubulação e encanamentos
Aplicações industriais
Os meados do século XX podem ser considerados a época de ouro das aplicações
da mecânica dos fluidos.
Tensão de Cisalhamento
Componente tangencial da força que atua sobre uma superfície por unidade de área.
As ligações intermoleculares são mais fortes nos sólidos e mais fracas nos sólidos
Uma razão é que as moléculas nos sólidos estão agrupadas mais próximas umas das outras, enquanto nos gases elas estão separadas por distâncias relativamente grandes
Num líquido, as forças intermoleculares são mais fracas em relação aos sólidos, porém ainda são mais fortes em comparação aos gases.
Moléculas no estado sólido, líquido e gasoso
Condição de Não-Escorregamento
Um fluido em contato direto com um sólido “gruda” na superfície devido aos efeitos viscosos e não há escorregamento
O fluido movendo-se sobre uma superfície estacionária atinge parada total na superfície devido à condição de não-escorregamento
responsável pelo desenvolvimento do perfil da velocidade
Camada Limite
Região de escoamento adjacente à parede na qual os efeitos viscosos são significativos
condição de continuidade da temperatura.
Um fluido e uma superfície sólida têm a mesma temperatura nos pontos de contato
CLASSIFICAÇÃO DE ESCOAMENTOS DE FLUIDOS
Regiões de Escoamento Viscoso versus Não Viscoso
Os escoamentos em que as forças viscosas são desprezivelmente pequenas comparadas às forças inerciais e de pressão são chamados escoamento não viscoso
Os escoamentos em que os efeitos do atrito são significativos chamam-se escoamentos viscosos.
Escoamento Interno versus Externo
O escoamento sem limitação de um fluido sobre uma superfície, tal como uma placa, um arame ou um cano, é um escoamento externo
O escoamento num tubo ou dueto é um escoamento interno se o fluido estiver inteiramente limitado por superfícies sólidas.
Escoamento Compressível versus Incompressível
um escoamento é dito ser incompressível se a densidade permanecer aproximadamente constante em todos os lugares
Escoamento Laminar versus Turbulento
O movimento altamente ordenado dos fluidos caracterizado por camadas suaves do fluido é denominado laminar.
O movimento altamente desordenado dos fluidos que ocorre em velocidades altas e é caracterizado por flutuações de velocidade é chamado de turbulento
Escoamento Natural (ou Não Forçado) versus Forçado
No escoamento forçado, o fluido é obrigado a fluir sobre uma superfície ou num tubo com o uso de meios externos como uma bomba ou ventoinha.
Nos escoamentos naturais, qualquer movimento do fluido é devido a meios naturais tal como o efeito de flutuação, que se manifesta como a elevação do fluido mais quente e na descida do fluido mais frio.
Escoamento em Regime Permanente versus em Regime Não Permanente
O termo em regime permanente implica não haver mudança com o passar do tempo
O oposto de regime permanente é em regime não permanente.
Escoamentos Uni, Bi e Tridimensionais
SISTEMA E VOLUME DE CONTROLE
Sistema
quantidade de matéria ou região do espaço escolhida para estudo
Sistemas fechados (massa de controle)
consiste em uma quantidade fixa de massa, e nenhuma quantidade de massa pode cruzar sua fronteira
Sistemas Abertos (Volume de Controle)
região do espaço selecionada apropriadamente
Vizinhança
massa ou região fora do sistema
Fronteira
Superfície real ou imaginária que separa o sistema de sua vizinhança
pode ser fixa ou móvel
IMPORTÂNCIA DAS DIMENSÕES E UNIDADES
dimensões primárias ou fundamentais
dimensões secundárias ou derivadas
Razões de Conversão de Unidades
Razões de conversão de unidades são identicamente iguais a 1 e adimensionais.
