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Mecânica dos Fluidos - Aula I

Ponto
by

Claudino Lira

on 29 October 2013

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Transcript of Mecânica dos Fluidos - Aula I

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MECÂNICA DOS FLUIDOS

Mecânica dos Fluidos
Ementa
Generalidades e Propriedades dos Fluidos. Estática dos Fluidos. Cinemática dos Fluidos. Dinâmica dos Fluidos. Teorema da Semelhança. Escoamento de Fluidos inconpressíveis nos condustos forçados e Livres em Regime Permanente. Orifícios. Bocais e Vertedouros. Noções de Máquinas Hidráulicas.
Definição de Fluido
A principal característica difere o sólido do líquido é a capacidade de cizalhamento que ocorre com o fluido possibilitando o escoamento.
A resistência a deformação entre solidos e líquidos difere, pois no caso do fluido a deformação é contínua enquanto que no sólido a deformação é finita.
Escoamento de Fluidos
Classificação de Escoamento
Sumário
Apresentação dos objetivos da disciplina
Apresentação do plano de ensino
Referências
Horário
Método de avaliação
Faltas e Notas
Definição do escopo para disciplina
Plano de Ensino
1- Generalidades e propriedades físicas dos fluidos :
1.1 – Considerações gerais. Sistemas de unidades; Definições de fluidos.
1.2 – Propriedades físicas dos fluidos. Peso especifico e densidade, compressibilidade, viscosidade. Tensão superficial. Capilaridade. Absorção de gases pelos líquidos. Fluidos perfeitos.
2 – Estática dos fluídos :
2.1 – Condição fundamental de equilíbrio dos fluidos. Pressão.
2.2 – Equação fundamental da hidrostática. Líquidos pesados. Tubos piezométricos. Manômetros.
2.3 – Empuxos sobre superfícies planas.
2.4 – Empuxos sobre superfícies curvas.
2.5 – Principio de Arquimedes. Corpos imersos e flutuantes. Estabilidade.
2.6 – Líquidos em equilíbrio relativo.
3 – Cinemática dos fluidos :
3.1 – Generalidades, estudos do movimento. Método descritivos. Critérios de Euler e Lagrange.
3.2 – Linhas de corrente. Trajetórias, filetes, tubos de corrente.
3.3 – Movimentos permanentes e não permanentes. Sistemas de referência.
3.4 – Definição de vazão. Equação de continuidade.
Metodologia
Atividades em grupo;
Estudos dirigidos;
Aulas expositivas;
Aulas de utilização de softwares;
Exercícios.
Bibliografia
1- ÇENGEL, Yunus. Mecânica dos Fluidos- Fundamentos e Aplicações, Yunus A Cengel e Jonh M. Cimbala; Tradução Katia aparecida Roque e Mário Moro Fechchio; Revisão Técnica Fábio Saltara, Jorge Baliño e Karl Peter Burr; Consultoria Técnica Maria Helena Ávila de Castro; 1a Edição -São Paulo: MacGraw-Hill, 2007
2- FOX, Robert W. , ALAN T Mc Donald., PHILIP J. Pritchard; Tradução Nicolau Nassar, Geraldo Augusto Campolina França. Introdução a Mecânica dos Fluidos. 6 ed. Rio de Janeiro, LTC., 2006.

Plano de Ensino
4 – Dinâmica dos fluidos :
4.1 – Dinâmica dos fluidos perfeitos. Equação de Euler.
4.2 – Integração da equação de Euler ao longo da trajetória. Teorema de Bernoulli.
4.3 – Interpretação dinâmica do teorema de Bernoulli. Extensão às correntes reais.
4.4 – Principio das quantidade de movimento. Potência de uma corrente líquida.
5 – Dinâmica do líquido viscoso :
5.1 – Generalidades. Relação entre os esforços devidos à viscosidade, as velocidades de deformação.
5.2 – Equação de Navier – Stokes.
5.3 – Dissipação de energia. Perda de carga.
5.4 – Movimentos laminares.
5.5 – Movimentos entre duas placas paralelas.
5.6 – Movimentos uniformes em condutores circulares. Estabelecimento das condições do regime laminar.
6 – Teoria da Homogeneidade dimensional e sua aplicação à mecânica dos fluidos :
6.1 – Análise dimensional.
6.2 – Método de Rayleigh e Buchinghan.
6.3 – Escoamento dos fluidos reais. Fenômeno na transição entre o regime laminar e o turbulento.
6.4 – Resistência ao escoamento em condutos. Tubos lisos e rugosos.
6.5 – Teoria de Von Karman. Características universais de escoamento.
6.6 – Equação geral de Chezy. Fórmulas práticas para o coeficiente “C” segundo Bazin, Kutter, Manning, Darcy e Williams – Hazen.
6.7 – Escoamento com regime turbulento uniforme em condutos cilíndricos de seccão não circular. Corrente com superfícies livres. Fórmulas práticas.
6.8 – Semelhança mecânica e suas aplicações aos diferentes tipos de movimento. Regras de Reynolds e de Freud.
Plano de Ensino
Fluido Definição
Fluido é qualquer substância não sólida, capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que o contém. Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases.
Classificação
Fluido ideal: É aquele cuja viscosidade é nula, entre suas moléculas não se verificam forças tangenciais de atrito.

Fluido incompressível: É aquele em que seu volume não varia em função da pressão. A maioria dos líquidos tem um comportamento muito próximo a este, podendo, na prática, serem considerados como fluidos incompressíveis.

Fluido perfeito: Em nossos estudos, consideraremos de uma forma geral os líquidos como sendo líquidos perfeitos, isto é, um fluido ideal, incompressível, perfeitamente móvel, contínuo e de propriedades homogêneas.
Estudo de Mecânica dos Fluido
No estudo de mecânica dos fluidos, as leis de Newton em especial a segunda lei que realciona as forças aplicada ao fluido com as acelerações, onde se propõe uma relação linear entre a tensão de cilsalhamento e o gradiente de velocidade, isto é feito pela propriedade termodinâmica denominada viscosidade absoluta ou dinamica definida pela expressão:
Fluidos Newtoniano
O fluido que obedece essa linearidade são denominados de fluidos Newtonianos, tais como água e ar. A mesma relação não se aplica as pastas, asfalto, graxa ou óleo pesado que são denominados fluidos não Newtonianos e considera uma relação diferente para tensão de cisalhamento. Onde k é uma constante e n o expoente que determina a não linearidade da tensão de cizalhamento.
A interação das particulas dos fluidos com a parede dos recipientes, também está relacionado a viscosidade. O perfil de velocidade do fluido sobre uma determinada superfície, varia a medida que se afasta da superfície de contato, ou seja, próximo a superfície de contato as forças viscosas fazem com que as particulas tenha velocidade próximo a zero. Conforme vai se afastando da superfície a força de diminui e tende a maior velocidade.
Regime de Escoamento
O escoamento dos fluidos é dividido em dois grandes grupos o regime lento e ordenado os efeitos viscosos são dominantes, também denominado regime laminar que aqui pode ser ilustrado como uma marcha militar onde o deslocamento é constante e ordenado em uma só direção.
Regime Turbulento
O outro tipo de escoamento denominado regime turbulento as velocidades são maiores e a inércia o efeito de maior prenominancia, como comparativo analógico desse escoamento podemos indicar a revoada das andorinhas que apresenta um sentido de deslocamento, porém se comporta de forma desordenada.
Experimento de Reynolds
De forma genérica os escoamento começa no regime laminar para depois passar para o regime turbulento. Essa transição de escoamento foi observada por Osborne Reynolds, estabelecendo valores de um regime para outro.
Escoamento viscoso e não viscoso;
Escoamento enterno e externo;
Compressível e imcompressível;
Laminar e tubulento;
Escoamento natural e forçado;
Regime permanente e transiente;
Escoamento Uni, bi e tridimensional
Volume de Controle
Um sistema é definido como uma quantidade de matéria ou região do espaço escolhida para estudo. A região que delimita essa fronteira pode ser fixa ou móvel. Os sietemas podem ser abertos ou fechado. Um sistema fechado ou massa de controle e o sitema aberto volume de controle
Dimensão
Impotância das unidadades e hogeneidade dimensional
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