Capítulo I - Introdução

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1 Capítulo I - Introdução
Fenômenos de Transporte 1 Prof. Carlos Ruberto Fragoso Jr. Centro de Tecnologia - CTEC Universidade Federal de Alagoas

2 Capítulo I - Introdução
Fenômenos de Transporte 1 Prof. Carlos Ruberto Fragoso Jr. Fone: Sala de permanência: terceira sala após a escada

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4 Um aqueduto romano que ia das Lagoas de Salomão para Jerusalém
Canal inca Um aqueduto romano que ia das Lagoas de Salomão para Jerusalém

5 Leonardo da Vinci ( )  projetou e construiu o primeiro canal com comportas (Milano), estudou o vôo dos pássaros e desenvolveu algumas idéias sobre as forças que os sustentam. Logo, houve um rápido desenvolvimento na Engenharia Hidráulica, baseado na experimentação. Como exemplos temos:

6 Euler deformável. Equações do movimento de um fluido ideal. (1749, +): Teoria do movimento do fluido, considerando-o um meio contínuo e D’Alembert (1744): estudou a resistência ao movimento dos corpos, usando a teoria de funções de variável complexa.

7 Equações gerais para o movimento de um fluido real
Devido ao conflito entre a teoria e a prática, surgem duas escolas: HIDRODINÂMICA HIDRÁULICA UNIFICAÇÃO NAVIER, STOKES e POISSON (1822 a 1845) Equações gerais para o movimento de um fluido real (Explicou as diferenças entre as duas escolas)

8 Conceito de CAMADA LIMITE
Prandtl (1904) Conceito de CAMADA LIMITE Prandtl estabeleceu um elo essencial entre o movimento de um fluido ideal e de um fluido real para fluidos com baixa viscosidade.

9 Coração artificial: totalmente interno e controlado por baterias
Algumas aplicações: geração de energia, contaminação de corpos de água, análise de previsão do tempo, bio-engenharia (coração artificial, respiração artificial, fluxo sangüíneo), transporte de partículas (sedimentos, minério, carvão, fumaça...) Coração artificial: totalmente interno e controlado por baterias

10 Temperatura crítica ~ 27ºC
Previsão do tempo Furacão Catarina Março 2004 Temperatura crítica ~ 27ºC

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12 Março 2004

13 Itaipu

14 Ressalto hidráulico

15 Simulação em túnel de vento

16 Capítulo I - Introdução

17 Capítulo I - Introdução

18 Capítulo I - Introdução

19 Escoamento Viscoso ‑ Não-viscoso
Um fluido cuja viscosidade é considerada nula, é chamado de não-viscoso ou perfeito. Um escoamento de fluido não-viscoso ou perfeito é chamado de escoamento ideal.

20 Escoamento Viscoso ‑ Não-viscoso
Fatores a serem levados em consideração: - distância à parede, - condição de não-deslizamento (velocidade relativa nula à parede) CAMADA LIMITE

21 Transporte de partículas (sedimentos, minério, carvão, fumaça...)
Escoamento ao redor de corpos

22 Escoamento ao redor de obstáculos: esteiras

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24 Usando a análise dimensional, chegamos à relação :
f1 pode ser determinada experimentalmente e Re é um parâmetro do escoamento (número de Reynolds).

25 Simulações numéricas de escoamentos
Vôo planado - libélula

26 Ponte sobre o Rio Takoma – Washington - USA

27 Estados Físicos da Matéria

28 Teoria Cinética Molecular
“Qualquer substância pode apresentar-se sob qualquer dos três estados físicos fundamentais, dependendo das condições ambientais em que se encontrarem”

29 Quais as diferenças fundamentais entre fluido e sólido?
Fluido é mole e deformável Sólido é duro e muito pouco deformável

30 Passando para uma linguagem científica:
A diferença fundamental entre sólido e fluido está relacionada com a estrutura molecular: Sólido: as moléculas sofrem forte força de atração (estão muito próximas umas das outras) e é isto que garante que o sólido tem um formato próprio; Fluido: apresenta as moléculas com um certo grau de liberdade de movimento (força de atração pequena) e não apresentam um formato próprio.

31 Fluidos:Líquidos e Gases
- Assumem a forma dos recipientes que os contém; Apresentam um volume próprio (constante); Podem apresentar uma superfície livre;

32 Fluidos:Líquidos e Gases
Gases e vapores: -apresentam forças de atração intermoleculares desprezíveis; não apresentam nem um formato próprio e nem um volume próprio; ocupam todo o volume do recipiente que os contém.

33 Fluidos De uma maneira geral, o fluido é caracterizado pela relativa mobilidade de suas moléculas que, além de apresentarem os movimentos de rotação e vibração, possuem movimento de translação e portanto não apresentam uma posição média fixa no corpo do fluido.

34 Fluidos x Sólidos A principal distinção entre sólido e fluido, é pelo comportamento que apresentam em face às forças externas. Por exemplo, se uma força de compressão fosse usada para distinguir um sólido de um fluido, este último seria inicialmente comprimido, e a partir de um certo ponto ele se comportaria exatamente como se fosse um sólido, isto é, seria incompressível.

35 Fatores importantes na diferenciação entre sólido e fluido
O fluido não resiste a esforços tangenciais por menores que estes sejam, o que implica que se deformam continuamente. F

36 Fatores importantes na diferenciação entre sólido e fluido
Já os sólidos, ao serem solicitados por esforços, podem resistir, deformar-se e ou até mesmo cisalhar.

37 Fluidos: outra definição
Um fluido pode ser definido como uma substância que muda continuamente de forma enquanto existir uma tensão de cisalhamento, ainda que seja pequena.

38 Revisão: unidades e sistemas
Grandezas fundamentais: Comprimento L Massa M Tempo t Intensidade da corrente elétrica I Temperatura T () Quantidade de matéria h Intensidade luminosa I Sistemas de Unidades: Sistema Internacional Sistema Técnico Sistema Inglês Grandezas básicas e derivadas

39 Revisão: homogeneidade dimensional
Princípio de homogeneidade dimensional Uma equação é dimensionalmente homogênea quando seus diferentes termos têm todos a mesma dimensão. Exemplo: Soma de Bernoulli: Nesta equação, todos os termos tem dimensões de comprimento Eq. De Manning:

40 Revisão: Cálculo vetorial
Soma de vetores:  ai + bi = ci Subtração de vetores:  ai - bi = di Produto escalar de vetores:  Produto vetorial de vetores: 

41 Revisão: Derivadas de funções de várias variáveis
Seja f = f(x,y,z,t) (função escalar ou vetorial) derivada parcial: derivada total: se x = x(t), y = y(t), z = z(t), derivada substancial ou material: se dx/dt = u, dy/dt = v, dz/dt = w (componentes da velocidade):