Fenomenos dos Transportes

UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA

CAMPUS DE JOAÇABA

ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

ANDERSON GUILHERME DALLA COSTA

RAFAEL FRIZON

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

TAE - Trabalho Avaliativo Extraclasse

Joaçaba

2016

ANDERSON GUILHERME DALLA COSTA

RAFAEL FRIZON

TAE

Trabalho Avaliativo Extraclasse

Analise feita como parte das exigências da disciplina FENOMENOS DE TRANSPOSTE, do curso de Engenharia de Produção da Universidade do Oeste de Santa Catarina, Campus de Joaçaba.

ORIENTADOR: DIOGO LUIZ DE OLIVEIRA

Joaçaba

2016

INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS FLUIDOS

 Escoamento uniforme e não uniforme:

Um escoamento uniforme em uma dada seção transversal é caracterizado pela velocidade ser constante em qualquer seção normal ao escoamento.

Um escoamento não uniforme (ou variado) é aquele em que as velocidades variam em cada seção transversal ao longo do escoamento.

Exemplos:

 Escoamento em regime permanente e transiente:

Se as propriedades do fluido em um ponto do campo não mudam com o tempo o escoamento é denominado escoamento em regime permanente.

Se as propriedades do fluido em um ponto do campo variam com o tempo, o escoamento é dito como transiente.

Exemplos:

 Fluido viscoso e não viscoso:

Num fluido real (fluido viscoso) são geradas forças viscosas dependentes da viscosidade do fluido e da variação da velocidade numa determinada seção transversal, denominado gradiente de velocidade.

Num fluido não-viscoso o perfil de velocidade é uniforme.

Exemplos:

 Diferença de escoamento compressível e incompressível:

Fluidos compressíveis: são aqueles que apresentam variação na densidade quando escoam. Exemplo: usualmente os gases.

Fluidos incompressíveis: são aqueles que não apresentam variação de densidade quando escoam (densidade constante ao longo do escoamento). Exemplo: usualmente líquidos e alguns gases.

 Exemplos de escoamento unidimensional bidimensional e tridimensional:

Escoamento unidimensional: ocorre quando a direção e a intensidade da velocidade é a mesma para todos os pontos.

Escoamento bidimensional: ocorre quando as partículas do fluído se movem em planos ou em planos paralelos e, suas trajetórias são idênticas em cada plano. As grandezas do escoamento variam em 2 dimensões.

Escoamento tridimensional: ocorre quando o fluido varia nas três dimensões.

 Significado de escoamento laminar e turbulento:

O escoamento laminar: é caracterizado pelo movimento em lâminas ou camadas, não havendo mistura macroscópica de camadas de fluido adjacentes.

O escoamento turbulento: é caracterizado pelo movimento tridimensional aleatório das partículas do fluido sobreposto ao movimento da corrente.

 Significado de escoamento interno e externo:

O escoamento sem limitação de um fluido sobre uma superfície é um escoamento externo. EX: o escoamento de ar sobre uma bola ou sobre um tubo exposto durante uma ventania.

O escoamento num tubo ou num duto é chamado de escoamento interno. EX: o escoamento de água num cano.

 Significado de camada limite:

Em qualquer escoamento viscoso observa-se que o fluido em contato direto com uma fronteira sólida tem a mesma velocidade que ela; não há escorregamento na fronteira. A velocidade do fluido em contato com a superfície sólida é zero, embora o fluido esteja em movimento. Decorrente deste fato, existem gradientes de velocidade e, consequentemente, tensões tangenciais devem estar presentes no escoamento.

Como um caso prático considere o movimento de um fluido ao redor de um casco de navio. Esse escoamento poderia ser representado de forma aproximada por um escoamento sobre uma placa plana.

O fluido se aproxima da placa com velocidade uniforme U. A placa exerce uma ação retardadora sobre o fluido diminuindo a velocidade do fluido nas vizinhanças da superfície. Numa ordenada y, suficientemente longe da placa (ponto B), o escoamento não será afetado por sua presença. Parece razoável esperar que a velocidade cresça suave e gradativamente de u=0 em y=0 até u=U em y=B, formando um perfil de velocidades.

A região próxima à placa, onde as tensões de cisalhamento estão presentes, é chamada então de CAMADA LIMITE. Fora da camada limite, o gradiente de velocidade é nulo e, por conseguinte, as tensões de cisalhamento são nulas. Nesta região pode-se pensar o escoamento como não viscoso.

 Significado e o fenômeno que ocorre quando existe separação da camada limite:

A separação da camada limite acarreta a formação de uma região de pressão relativamente baixa atrás do corpo. Esta região é chamada de esteira de vórtices.

Assim para o escoamento separado, em torno de um corpo separado, há um desequilíbrio líquido de forças de pressão no sentido do escoamento, o que acarreta um arrasto de pressão sobre um corpo. Quanto maior a esteira, maior o arrasto.

Exemplos:

PROPRIEDADES