Escoamento Turbulento

Apresentação em tema: "Escoamento Turbulento"— Transcrição da apresentação:

1 Escoamento Turbulento
Aula Teórica 16 Escoamento Turbulento

2 Escoamento Turbulento
É um escoamento desordenado e por isso não estacionário e com grandes gradientes de velocidade. Variando a velocidade muito no tempo e no espaço o fluido fica sujeito a acelerações elevadas e por isso as forças de inércia são elevadas. Sendo os gradientes de velocidade elevados a taxa de dissipação de energia é também mais elevada do que no escoamento laminar.

3 Como caracterizar o escoamento turbulento
Apesar de a velocidade variar de forma contínua no tempo, podemos definir uma velocidade média em cada ponto e consequentemente uma flutuação.

4 Escoamento turbulento estacionário e não - estacionário
Qual o período de integração?

5 Como aparece a turbulência?
O escoamento laminar é perturbado => criada uma componente aleatória da velocidade. O fluido que ganha a velocidade aleatória vai perturbar outro fluido, propagando a perturbação. Se a energia cinética associada à perturbação for elevada, a perturbação demora a ser dissipada e a turbulência propaga-se. Como as perturbações estão sempre a ser criadas, a turbulência mantém-se. A energia cinética turbulenta é proporcional à energia cinética do escoamento médio. As perturbações de velocidade dão origem a perturbações de pressão, as quais produzem energia cinética turbulenta.

6 Como se caracteriza a turbulência
Campo de velocidades aleatório (3D e não estacionário). Ocorre quando as forças viscosas não são suficientes para dissipar a energia cinética associada às perturbações (i.e. Quando as forças de inércia dominam sobre as forças viscosas: a nº de Reynolds elevado). Se depende de Re, não depende do fluido, mas do escoamento. Origina grande mistura no escoamento.

7 Perfil laminar vs Perfil turbulento
O perfil de velocidades turbulento é mais cheio junto à parede (é mais uniforme) devido à capacidade de mistura da turbulência.

8 Sub - camada laminar Junto à parede as tensões e corte são mais elevadas e por isso as forças viscosas também. Junto à parede a velocidade tende para zero e por isso as forças de inércia também. Então haverá sempre uma zona onde as forças viscosas dominam sobre as forças de inércia e onde o escoamento se vai manter em regime laminar. É a sub - camada laminar ou viscosa. Na sub – camada viscosa a lei de Newton da Viscosidade é válida e por isso podemos afirmar que em escoamento turbulento as tensões de corte na parede são mais elevadas (para a mesma velocidade média).

9 Parâmetros médios e flutuações
Fazendo o valor médio desta equação verificamos que o valor médio da flutuação é zero (como já sabíamos), pois o valor médio do valor médio é o valor médio.

10 Propriedades dos valores médios
Obtêm-se das propriedades do cálculo integral: O valor médio do valor médio é ele próprio, O valor médio da soma é a soma dos valores médios, O valor médio do produto de um valor médio por uma função é o produto dos valores médios. O valor médio de uma derivada é a derivada do valor médio O valor médio de um integral é o integral do valor médio.

11 Tensões de Reynolds