A Mecânica dos Fluidos
Por: LUANA TAIS PUHL SCHNEIDER • 6/6/2021 • Trabalho acadêmico • 3.276 Palavras (14 Páginas) • 166 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS FLUIDOS II
LUANA TAÍS PUHL SCHNEIDER
TALES FRAGA RODRIGUES
CAMADA LIMITE TÉRMICA
SANTA MARIA, RS
2020
RESUMO[pic 1]
CAMADA LIMITE TÉRMICA
AUTOR: Luana Taís Puhl Schneider
AUTOR: Tales Fraga Rodrigues
PROFESSOR: Prof. Dr. Cesar Addis Valverde Salvador
A teoria da camada limite térmica é de fundamental importância para a análise de problemas de engenharia, uma vez que se manifesta em diversas situações do cotidiano, que envolvam transferências de calor. Visto isso, este trabalho apresenta os principais conceitos teóricos relacionados ao entendimento da camada limite térmica, bem como as formulações que descrevem o seu comportamento, segundo alguns autores distintos. O objetivo é a compreensão, por parte dos alunos, da teoria envolvida no tema de camada limite térmica e a sua relação com a prática aplicada aos problemas de engenharia. Além disso, são apresentados, de forma resumida, dois trabalhos publicados em periódicos envolvendo o tema da camada limite térmica, a fim de expor uma amostra das aplicações dessa teoria em problemas práticos. Por fim, conclui-se que a abordagem prática de problemas deve ser cuidadosamente analisada pelo engenheiro, uma vez que a solução de um problema depende das variáveis e condições particulares do problema em questão.
Palavras-chave: Camada limite térmica, Convecção, Camada limite
LISTA DE FIGURAS[pic 2]
Figura 1 - Desenvolvimento de camada limite térmica sobre uma superfície plana...........................................................................................................................07
Figura 2 - Fluido de temperatura T∞ escoando sobre placa de área As e temperatura Ts……………………………………………………………………………………………..09
Figura 3 - Perfil de temperatura adimensional da camada limite, em função de Pr .....11
Figura 4 - Gradiente de temperatura na superfície em função de Pr………...………...11
Figura 5 - Gradiente de temperatura na camada limite em função de Pr………..…... 12
Figura 6 - Disposição geométrica e condições de contorno simuladas………..…….. 13
Figura 7 - Perfil de velocidades……………………………………………………..……..14
Figura 8 - Desenvolvimento de camada limite térmica……………………………..…...14
Figura 9 - Placa em escoamento paralelo…………………………………………….….15
Figura 10 - Comparação adimensional entre correlações de transferência de calor por convecção…………………………………………………………………………......…....16
LISTA DE SÍMBOLOS[pic 3]
Ra Número de Rayleigh
Re Número de Reynolds
Pr Número de Prandt
Nu Número de Nusselt
T∞ Temperatura do fluido
Ts Temperatura da superfície
δt Espessura da camada limite térmica
qs’’ Fluxo do calor por convecção
kf Condutividade do térmica do material da superfície
h Coeficiente de convecção
h Coeficiente de convecção médio
∂T/∂y Gradiente de temperatura
q Fluxo de calor
As Área da superfície
ρ Densidade do fluido
ρ∞ Densidade do fluido no infinito
V Velocidade
SUMÁRIO[pic 4]
1. INTRODUÇÃO 6
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 7
2.1. CONCEITO E FORMULAÇÃO DA CAMADA LIMITE TÉRMICA 7
3. PUBLICAÇÕES ABORDANDO A CAMADA LIMITE TÉRMICA 12
3.1. TRABALHO 1 12
3.2. TRABALHO 2 15
4. CONCLUSÃO 17
REFERÊNCIAS 18
INTRODUÇÃO
O conceito de camada limite foi primeiramente introduzido por Ludwig Prandt em 1904. A partir da implementação desse conceito, houve um grande avanço na área das mecânicas dos fluidos,porque antes não existia uma maneira simples de descrever um escoamento sem desconsiderar o efeito das forças viscosas.
A teoria da camada limite de Prandt mostra que o escoamento ao redor de um corpo pode ser dividido em duas partes: uma camada fina ao redor de um corpo chamada de camada limite, onde as forças viscosas são importantes, e uma região externa ao corpo onde as forças viscosas podem ser desprezadas. A partir dessa descoberta, Prandt pode definir um conjunto de equações mais simples que as equações Navier-Strokes, as equações da camada limite, as quais conseguiam descrever bem os efeitos das forças viscosas. A partir dessas equações, ocorreu um grande desenvolvimento de aeronaves e planadores, como também na ciência da dinâmica dos gases.
O foco deste trabalho será apresentar a conceituação e a formulação teórica da camada limite térmica por meio do estudo da bibliografia recomendada e apresentação do resumo de trabalho mais recentes.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. CONCEITO E FORMULAÇÃO DA CAMADA LIMITE TÉRMICA
Camada limite térmica é a região próxima às fronteiras sólidas de uma superfície sobre a qual escoa um fluido de temperatura mais elevada do que a temperatura da superfície, ocorrendo a formação de gradientes de temperatura. Estes gradientes de temperatura ocorrem devido a troca de energia entre as partículas do fluido em contato com a superfície, que atingem o equilíbrio térmico com a mesma e trocam energia com as camadas de fluido adjacentes, desenvolvendo um perfil de temperaturas variáveis.
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