mecânica dos fluidos

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Mecânica dos Fluidos. Aulas Cap. 4

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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. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Mecânica dos Fluidos

Mecânica dos Fluidos.

Aulas Cap. 4

Page 2: Mecânica dos Fluidos

Aula Passada: Exercício

Page 3: Mecânica dos Fluidos

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).

Page 4: Mecânica dos Fluidos

Regime de Escoamento:

• Experimento de Reynolds:

Page 5: Mecânica dos Fluidos

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.

Page 6: Mecânica dos Fluidos

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.

Page 7: Mecânica dos Fluidos

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

Page 8: Mecânica dos Fluidos

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

Page 9: Mecânica dos Fluidos

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).

Page 10: Mecânica dos Fluidos

Regime de Escoamento: Exemplo

Page 11: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 12: Mecânica dos Fluidos

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

Page 13: Mecânica dos Fluidos

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

Page 14: Mecânica dos Fluidos

Equação da Energia – Equação de Bernoulli

• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:

Page 15: Mecânica dos Fluidos

Equação de Bernoulli– Hipóteses:

Page 16: Mecânica dos Fluidos

Equação de Bernoulli: Fluido Ideal

g

vPz

g

vPz

H

22

H222

2

211

1

21

Page 17: Mecânica dos Fluidos

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

Page 18: Mecânica dos Fluidos

Equação de Bernoulli: Exemplo

Page 19: Mecânica dos Fluidos

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

Page 20: Mecânica dos Fluidos

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

Page 21: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 22: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 23: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 24: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 25: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 26: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 27: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 28: Mecânica dos Fluidos

Exercícios:

Page 29: Mecânica dos Fluidos

Exercícios: