mecânica dos fluidos

Mecânica dos Fluidos.

Aulas Cap. 4

Aula Passada: Exercício

Regimes de Escoamento: Escoamento Laminar e Turbulento

• Para definir esses dois tipos de escoamento, recorre-se a experiência de Reynolds que demonstrou a sua existência.

• A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamento: o escoamento laminar e o escoamento turbulento.

• O experimento teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante).

Regime de Escoamento:

• Experimento de Reynolds:

Regime de Escoamento: LAMINAR

• Para pequenas vazões o líquido corante forma um filete contínuo paralelo ao eixo do tubo.

• As partículas viajam sem agitações transversais, mantendo-se em lâminas concêntricas entre as quais não há troca macroscópica de partículas.

Regime de Escoamento: Turbulento

Vazões crescentes induzem oscilações que são amplificadas à medida que o aumento vai ocorrendo, culminando no completo desaparecimento do filete, ou seja, uma mistura completa no interior do tubo de vidro do líquido corante, indicando uma diluição total.

As partículas apresentam velocidades transversais importantes, já que o filete desaparece pela diluição de suas partículas no volume de água.

Regime de Escoamento:As principais características dos escoamentos são: a) Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em

camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido.

b) Escoamento turbulento é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido. O escoamento turbulento apresenta também as seguintes características importantes:

• Irregularidade • Difusividade • Altos números de Reynolds • Flutuações tridimensionais (vorticidade) • Dissipação de energia

Regimes de Escoamento: Escoamento Laminar e Turbulento• Regime Laminar: a trajetória da partícula é bem definida. As partículas se

deslocam em lâminas individualizadas, sem troca de massa entre elas.• Regime Turbulento: as partículas se deslocam desordenadamente. A

velocidade apresenta componentes transversais ao movimento do fluido.• Regime de Transição: instável

Regime de Escoamento: Número de Reynolds

Unidades no SI:• ρ: massa específica (kg/m3);• v: velocidade (m/s);• D: diâmetro do tubo (m);• μ: viscosidade dinâmica (N.s/m2);• υ: viscosidade cinemática (m2/s).

Regime de Escoamento: Exemplo

Exercícios:

Equação da Energia – Equação de BernoulliTipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:

Equação da Energia – Equação de Bernoulli

• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:

icaCargaCinét:2g

v

Pressão; de Carga:γ

P

Potencial; Carga:z

Total Cargaou Total Mecânica Energia :H

2

2g

v

γ

PzH

2

Equação da Energia – Equação de Bernoulli

• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:

Equação de Bernoulli– Hipóteses:

Equação de Bernoulli: Fluido Ideal

g

vPz

g

vPz

H

22

H222

2

211

1

21

Equação de Bernoulli: Fluido Ideal – Energia total é constante no escoamento (Não há perda de Energia - carga)

Equação de Bernoulli: Exemplo

Equação de Bernoulli - Fluido Real: Ocorre perda de energia (perda de carga) no escoamento.

• ∆H1-2 : Perda de Carga ( ou Hf1-2 )

• Equação de Bernoulli – fluido real:

H1 = H2 + Hf1-2

Equação de Bernoulli - Fluido Real: Energia Total não é constante durante o escoamento (Ocorre Perda de Carga)

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios:

Exercícios: