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2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Matéria: –Escoamento em torno de corpos não-fuselados. –Aplicação ao desporto: bolas com.

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1 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Matéria: –Escoamento em torno de corpos não-fuselados. –Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin. –Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda.. Escoamentos exteriores

2 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Meio Cilindro C D de diversos corpos 2D (White – Tabela 7.2) 1,6 2,0 Triângulos equiláteros 2,3 Meio tubo 1,2 1,7 2,1 2,0 Placa transversal Quadrado 1,2

3 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST C D de diversos corpos 3D (White – Tabela 7.2) C D A=0,836m 2 1,4 Copo 1,2 1,07 1,17 Disco Cubo 0,4 Páraquedas Pessoa média C D A=1,115m 2

4 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST C D de corpos 2D e 3D u Quanto maior a esteira maior C D u Corpos 2D com formas semelhantes têm mais resistência que corpos 3D u Corpos com arestas vivas têm C D pouco afectado pelo número de Reynolds.

5 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Para que lado roda a esfera? De que lado há menor pressão? Há forças transversais sobre a esfera? Como será a sua trajectória? Esfera com rotação À força transversal chama-se SUSTENTAÇÃO, à longitudinal RESISTÊNCIA

6 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamento em torno de perfis u Sequências do MFM: u Dynamics/Dependence of Forces on Re and Geometry/Lift and Drag forces u Boundary Layer/Separation/Leading edge separation

7 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Resistência de atrito (ou viscosa) dominante e pequena Escoamento em torno de perfis u Baixa curvatura das linhas de corrente –> gradientes de pressão adversos baixos: não há separação Perfil simétrico com ângulo de incidência nulo (Re 7000)

8 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Curvatura das linhas de corrente elevada –> pressão mínima baixa –> gradientes de pressão adversos elevados: separação Escoamento em torno de perfis Resistência de forma dominante (e alta) Ângulo de ataque de 5º (Re 7000) - mesmo perfil

9 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Curvas aerodinâmicas de perfis: Escoamento em torno de perfis - Ângulo de ataque Entrada em perda – depende Re

10 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Definição de um perfil u c – corda (une os bordos de ataque e fuga) u t – espessura máxima (medida perpendicular à corda c) u h – curvatura máxima (desvio máximo da linha central em relação à corda) h t c

11 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Coeficiente de sustentação C L para asa infinita e escoamento invíscido u - ângulo de ataque (escoamento) h t c

12 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Incluir: –Curvas de C p em função de x para o intradorso e o extradorso –Efeitos 3D. –Resoluções problemas.. Escoamentos exteriores

13 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Matéria: –Escoamento em torno de corpos não-fuselados. –Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin. –Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda.. Escoamentos exteriores

14 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Bibliografia: –White – Fluid Mechanics: Última parte cap. 7 Escoamentos exteriores

15 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Problema 3 do 1º teste de 2007/8 u Automóvel a gasolina em auto-estrada: – Distância percorrida:10 km – Inclinação média:- 3% (descida) – A f (área da secção frontal do veículo) = 2,1 m 2 – C D (coeficiente de resistência aerodinâmica) = 0,32 – Massa: 1250 kg – Rendimento global do sistema de propulsão =18% (energia útil nas rodas/PCI do combustível) – Poder calorífico inferior do combustível: 32 MJ/litro Desprezando a resistência de rolamento e para um dia sem vento, sabendo que o automóvel se desloca a 120 km/h, calcule: – A potência nas rodas do automóvel; – O consumo total de combustível para completar a viagem de 10 km. Num dia com vento desfavorável (de frente) de 20 km/ h em que a viagem é realizada a 120 km/h calcule: – c) O aumento percentual de consumo relativamente à situação sem vento.

16 2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Problema As propriedades do perfil aerodinâmico da asa. u Um avião pesa 180 kN e tem uma área de asa de 160 m 2 e uma corda média de 4 m. Se o avião se deslocar a 250 milhas/h a uma altitude de 3000 m numa atmosfera standard, qual a potência propulsora necessária para vencer a resistência aerodinâmica das asas? u Que distância máxima pode percorrer sem motor?


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