Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Leandro Franco de Souza Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional.

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1 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Leandro Franco de Souza Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional

2 Prof. Leandro Franco de Souza Bibliografia: J. H. Ferziger and M. Peric, 'Computational Methods for Fluid Dynamics', Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1997. Aramando, 'Técnicas Computacionais para Dinâminca dos Fluidos: Conceitos Básicos e Aplicações', Edusp, 2000. R. W. Fox e A. T. McDonald, 'Introdução a mecânica dos Fluidos', Guanabara, 1985. H. Schlichting, 'Boundary Layer Theory', McGraw-Hill, 1979. F. M. White, 'Fluid Mechanics', McGraw-Hill, 2001. Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional

3 Prof. Leandro Franco de Souza O que é fluido? Substância que se deforma continuamente sob a ação de um esforço tangencial, não importando quão diminuto seja este esforço. (Fox & McDonald) O que estuda a mecânica dos Fluidos? Estuda o comportamento dos fluidos em repouso ou em movimento. (Fox & McDonald) Mecânica dos Fluidos

4 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Exemplos de fluidos: Ar;Água;Sangue;Óleo;Petróleo; Gasolina; Álcool;Querosene;Gases de combustão; Pasta de dente;Mel;Soluções; bolhas;gotas; Gelatina; Glicerina;etc. Mecânica dos Fluidos

5 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Hipótese do CONTÍNUO: O fluido é tratado como uma substância que pode ser dividida ao infinito, um contínuo, sem nos preocuparmos com o comportamento individual de suas moléculas. Mecânica dos Fluidos

6 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza VISCOSIDADE: Se a tensão tangencial for diretamente proporcional às respectivas taxas de deformação, o fluido é chamado de Newtoniano; caso contrário de não Newtoniano. Este coeficiente de proporcionalidade é chamado viscosidade. Mecânica dos Fluidos Fluid U Steady state

7 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Escoamentos VISCOSOS: sabemos que todos os fluidos possuem viscosidade; Escoamentos NÃO-VISCOSOS: a hipótese de viscosidade nula pode ser adotada no estudo de vários problemas, pois simplifica a análise e ao mesmo tempo conduz a resultados satisfatórios. Mecânica dos Fluidos

8 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Escoamentos LAMINARES são caracterizados pelo suave movimento em lâminas ou camadas; Escoamentos TURBULENTOS são caracterizados pelo escoamento tridimensional das partículas cujos movimentos caóticos superpôem-se ao movimento médio. Escoamentos TRANSICIONAIS caracterizam-se pela mudança no regime do escoamento. Mecânica dos Fluidos

9 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Escoamentos ESTACIONÁRIOS são caracterizados pelo movimento contante no tempo, ex.: escoamento numa turbina de uma hidroelétrica. Escoamentos NÃO ESTACIONÁRIOS são caracterizados por escoamentos que variam no tempo, ex.: escoamento de gases de combustão de um motor ciclo otto ou diesel. Mecânica dos Fluidos

10 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Escoamentos de fluidos COMPRESSÍVEIS são aqueles que as variações da densidade do fluido não são desprezíveis, caso contrário eles são denominados de escoamentos de fluidos INCOMPRESSÍVEIS. Mach=V/C V -> velocidade do escoamento C -> velocidade local do som M escoamentos incompressíveis 0.3 escoamentos subsônicos M>1.0 -> escoamentos supersônicos M>5.0-> escoamentos hipersônicos Mecânica dos Fluidos

11 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Princípios de Conservação: Podem ser derivados levando em consideração uma dada quantidade de matéria ou volume de controle e suas propriedades extensivas como massa, momentum e energia. Conservação da massa (continuidade); Equações de momentum (2a lei de Newton); Conservação da energia (1a lei da termodinâmica). Conceitos básicos de escoamentos

12 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Fluxo e Divergência Conceitos básicos de escoamentos

13 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional Prof. Leandro Franco de Souza Conservação de Massa (Continuidade): A massa não pode ser criada nem destruída nos escoamentos de interesse da engenharia. Conceitos básicos de escoamentos