FENOMENO DOS TRANSPORTES

MECÂNICA DOS FLUIDOS

Curso Básico

Jorge A. V illar Alé

2011

Mecânica dos Fluidos Sumário

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MECÂNICA DOS FLUIDOS

Curso Básico

Jorge A. V illar Alé

Março de 2011

Mecânica dos Fluidos Sumário

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PREFÁCIO

Neste material são abordados os conceitos básicos de Mecânica dos Fluidos. O material é uma

recopilação das aulas dadas no Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica da Faculdade de

Engenharia da PUCRS. Inicialmente utilizou-se como referência o material disponível na internet Course in

Fluid Mechanics do Prof. Andrew Sleigh, o qual foi traduzido e adaptado. Posteriormente o material foi

modificado, adicionando-se conteúdos de outras referências bibliográficas, principalmente o texto de Fox e

McDonald (Introdução à Mecânica dos Fluidos) e o texto de Munson, Young e Okiishi (Fundamentos da

Mecânica dos Fluidos) e o Texto de Mott (Mecánica de Fluidos Aplicada). Nas aulas serão abordados os

conteúdos e fornecidas listas de exercícios resolvidos e propostos, complementando assim o conteúdo da

apostila. Recomenda-se que o aluno complemente seus estudos com os conteúdos originais das referencias

bibliográficas acima citadas fazendo. O texto de Giles, Evett e Liu (Mecânica de Fluidos e Hidráulica) é um

excelente material para realizar exercícios complementares. Recomenda-se como texto de referência para

ampliar os conhecimentos e base de problemas propostos e resolvidos o livro de Çengel e Cimbala

(Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações).

No Cap.1 é apresentada uma introdução à Mecânica dos Fluidos. São definidos os principais

conceitos básicos para abordar a disciplina, sem entrar em detalhamentos das equações que regem os

diferentes tipos de escoamentos. No Cap.2 são definidas as principais propriedades dos fluidos descrevendo

suas unidades principalmente no sistemas internacional. As equações que regem a estática dos fluidos são

apresentadas no Cap.3 bem como os conceitos de pressão absoluta e medida por instrumentos. No Cap.4 são

abordados os conceitos básicos do movimento dos fluidos. Define-se o campo de velocidades, aceleração das

partículas de fluido, campo de forças e de tensões e a análise das forças agindo num elemento de fluido

estático e em movimento. No Cap.5 são apresentadas as denominadas equações integrais, entre elas a

conservação da massa e a quantidade de movimento. No Cap.6 é apresentada Equação de Bernoulli,

apropriada para a solução de problemas que envolvem escoamentos incompressíveis não viscosos e em

regime permanente, e também é apresentada a equação de Energia incluindo os termos dissipativos

permitindo a solução de problemas que consideram o escoamento com fluidos viscosos. Os tópicos

relacionados com escoamento interno viscoso são abordados no Cap.7, bem como os conceitos de perda de

carga e tensões de cisalhamento no interior de tubos. No Cap.8 são definidas as equações que permitem

avaliar escoamentos turbulentos no interior de tubulações. No Cap.9 são introduzidos os conceitos de análise

dimensional. Adicional a apostila foi realizada um recopilação de problemas propostos e resolvidos

abrangendo os principais conteúdos dos capítulos da apostila.

Na metodologia de ensino das disciplinas lecionadas com o presente material, os alunos devem

realizar uma leitura prévia e reconhecimento das equações utilizadas nos capítulos, de tal forma que o

professor possa esclarecer as dúvidas e realizar exercícios para explicar os conteúdos.

Porto Alegre, março 2011.

Jorge Antonio Villar Alé

[e-mail]

Mecânica dos Fluidos Sumário

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SUMÁRIO

Capítulo 1 - Introdução a Mecânica dos Fluidos

1.1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................................................... 1-3

1.2 ESCOAMENTO UNIFORME, ESCOAMENTO EM REGIME PERMANENTE.................................................................................... 1-5

1.3 LINHAS DE CORRENTE E TUBOS DE CORRENTE .................................................................................................................. 1-7

1.4 ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL E INCOMPRESSÍVEL ............................................................................................................. 1-9

1.5 ESCOAMENTO UNI, BI E TRIDIMENSIONAL......................................................................................................................... 1-10

1.5.1 Escoamento Viscoso e Não-viscoso....................................................................................................................... 1-12

1.6 ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO ........................................................................................................................... 1-13

1.7 ESCOAMENTO INTERNO E EXTERNO.................................................................................................................................