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Lecture 3 Flow Properties Tools to describe flows 1.

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1 Lecture 3 Flow Properties Tools to describe flows 1

2 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Velocidasde e perfis de velocidade A velocidade perpendicular a uma superfície é o fluxo por unidade de área. A velocidade é um vector com 3 coordenadas num rerefencial genérico. 2

3 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Perfil Uniforme 3 Perfil Parabólico Perfil tipo Camada Limite

4 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Escoamento 1D, 2D, 3D Escoamento 3D: a velocidade varia em todas as direcções do espaço. Escoamento 2D: a velocidade varia em duas direcções do espaço. Escoamento 1D: a velocidade varia só numa das direcções do espaço. Escoamento Uniforme: A velocidade não varia em nenhuma das direcções do espaço. Escoamento Tampão: uniforme e estacionário.

5 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Descrições euleriana e Lagrangeana E se o escoamento fosse não estacionário?

6 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Escoamento estacionário, incompressível, de fluido ideal Escoamento estacionário: Nenhuma propriedade varia no tempo (a derivada parcial de qualquer propriedade em ordem ao tempo é nula). Incompressível: A massa volúmica não varia nem no espaço, nem no tempo (Líquidos e gases até 30% da velocidade do som). Fluido ideal: Fluido com viscosidade nula.

7 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Campo de Velocidades

8 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Streamlines 8 Streamlines are lines tangent to the velocity vector.

9 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental 9

10 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental SpA&feature=relmfu SpA&feature=relmfu oS0 oS0 XJOs&feature=related XJOs&feature=related xkYQ&feature=related xkYQ&feature=related 10

11 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Linhas de corrente, Trajectórias e linhas de emissão

12 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Informações dadas pelas LCs Quanto vale o caudal que passa através de uma LC? – Zero, porque a velocidade é paralela às LCs! Como varia o caudal entre duas LCs? – Mantém-se constante. Como varia a velocidade entre duas LCs? – Aumenta quando se aproximam e diminui quando se afastam (se for constante). Como varia a resultante das forças entre duas linhas de corrente? – É contra o escoamento quando as LCs se afastam e e a favor quando se aproximam. De acordo com a lei de Newton A resultante das forças é igual à massa vezes a aceleração. Se a pressão for a força mais importante, concluímos que baixa quando a velocidade aumenta. Como varia a Pressão de um lado para o outro de uma linha de corrente com curvatura? – Aumenta para o lado de for a. Quando temos curvatura estamos a ganhar velocidade (e quantidade de movimento) perpendicular à LC, para o lado de dentro da curva e por isso temos que ter uma força aplicada. 12

13 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Trajectórias e linhas de emissão Trajectória de uma partícula é o lugar geométrico dos pontos ocupados pela partícula. Linha de emissão de uma fonte pontual é o lugar geométrico de das partículas que passaram pelo ponto (e.g. fumo de uma chaminé visto de longe). Linhas de corrente, trajectórias e linhas de emissão são coincidentes em regime estacionário.

14 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Princípios Básicos da Mecânica dos Fluidos Conservação da massa => Lei de Newton: => 14

15 Engenharia do Ambiente Mecânica dos Fluidos Ambiental Métodos de análise de escoamentos


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