Fundamentos da Cinemática dos Fluidos Mecânica dos Fluidos Fundamentos da Cinemática dos Fluidos

O que é escoamento? Mudança de forma do fluido sob a ação de um esforço tangencial; Fluidez: capacidade de escoar, característica dos fluidos;

Definições Importantes Trajetória Linha de Corrente Tubo de corrente Linha de emissão

Trajetória Linha traçada por uma dada partícula ao longo de seu escoamento z Partícula no instante t3 Partícula no instante t2 Partícula no instante t1 y X

Linha de Corrente Linha que tangencia os vetores velocidade de diversas partículas, umas após as outras Duas linhas de corrente não podem se interceptar (o ponto teria duas velocidades) z Partícula 2 no instante t v2 Partícula 3 no instante t Partícula 1 no instante t v3 v1 y X

Tubo de Corrente No interior de um fluido em escoamento existem infinitas linhas de corrente definidas por suas partículas fluidas A superfície constituída pelas linhas de corrente formada no interior do fluido é denominada de tubo de corrente ou veia líquida

Linha de Emissão Linha definida pela sucessão de partículas que tenham passado pelo mesmo ponto; A pluma que se desprende de uma chaminé permite visualizar de forma grosseira uma linha de emissão; Ponto de Referência

Métodos para o estudo da cinemática dos fluidos Método de Lagrange Método de Euler

Método de Lagrange Descreve o movimento de cada partícula acompanhando-a em sua trajetória real; Apresenta grande dificuldade nas aplicações práticas; Para a engenharia normalmente não interessa o comportamento individual da partícula e sim o comportamento do conjunto de partículas no processo de escoamento.

Método de Euler Consiste em adotar um intervalo de tempo, escolher uma seção ou volume de controle no espaço e considerar todas as partículas que passem por este local; Método preferencial para estudar o movimento dos fluidos: praticidade.

Classificação do Escoamento Classificação Geométrica; Classificação quanto à variação no tempo Classificação quanto ao movimento de rotação Classificação quanto à trajetória (direção e variação)

Classificação Geométrica do Escoamento Escoamento Tridimensional: As grandezas que regem o escoamento variam nas três dimensões. Escoamento Bidimensional: As grandezas do escoamento variam em duas dimensões ou são tridimensionais com alguma simetria. Escoamento Unidimensional: São aqueles que se verificam em função das linhas de corrente (uma dimensão).

Classificação do Escoamento Quanto à variação no tempo: Permanente: As propriedades médias estatísticas das partículas fluidas, contidas em um volume de controle permanecem constantes. Não Permanente Quando as propriedades do fluido mudam no decorrer do escoamento;

Classificação do Escoamento Quanto ao movimento de rotação: Rotacional: A maioria das partículas desloca-se animada de velocidade angular em torno de seu centro de massa; Irrotacional: As partículas se movimentam sem exibir movimento de rotação (na maioria das aplicações em engenharia despreza-se a característica rotacional dos escoamentos)

Classificação do Escoamento Quanto à Variação da da trajetória: Uniforme: Todos os pontos de uma mesma trajetória possuem a mesma velocidade. Variado: Os pontos de uma mesma trajetória não possuem a mesma velocidade.

Classificação do Escoamento Quanto à Direção da trajetória: Escoamento Laminar: As partículas descrevem trajetórias paralelas. Escoamento turbulento: As trajetórias são errantes e cuja previsão é impossível; De Transição: Representa a passagem do escoamento laminar para o turbulento ou vice-versa.

Conceitos Básicos de Vazão Vazão em Volume Vazão é a quantidade em volume de fluido que atravessa uma dada seção do escoamento por unidade de tempo.

Conceitos Básicos de Vazão Vazão em Massa Vazão em massa é a quantidade em massa do fluido que atravessa uma dada seção do escoamento por unidade de tempo. .

Conceitos Básicos de Vazão Vazão em Peso Vazão em peso é a quantidade de peso do fluido que atravessa uma dada seção do escoamento por unidade de tempo. .

Classificação básica dos condutos Condutos Forçados: São aqueles onde o fluido apresenta um contato total com suas paredes internas. A figura mostra um dos exemplos mais comuns de conduto forçado, que é o de seção transversal circular.

Classificação básica dos condutos Condutos Livres São aqueles onde o fluido apresenta um contato apenas parcial com suas paredes internas. Neste tipo de conduto observa-se sempre uma superfície livre, onde o fluido está em contato com o ar atmosférico. Os condutos livres são geralmente denominados de canais, os quais podem ser abertos ou fechados.

Classificação básica dos condutos Condutos Livres

Lei de Newton da viscosidade Para que possamos entender o valor desta lei, partimos da observação de Newton na experiência das duas placas: v v = constante V=0

Princípio de aderência: experiência das duas placas As partículas fluidas em contato com uma superfície sólida têm a velocidade da superfície que encontram em contato. F v v = constante V=0

Segunda classificação dos fluidos Fluidos newtonianos – são aqueles que obedecem a lei de Newton da viscosidade; Fluidos não newtonianos – são aqueles que não obedecem a lei de Newton da viscosidade. Observação: só estudaremos os fluidos newtonianos

Segunda classificação dos fluidos τ Um fluido ideal não tem viscosidade: escoa sem que seja necessário submetê-lo a uma tensão de cisalhamento

Experimento de Reynolds Ler o texto indicado e descrever com suas palavras o experimento de Reynolds Entender o Número de Reynolds