Mecânica dos Fluidos, Notas de estudo de Química

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Mecânica dos Fluidos

Escoamentos

O que é escoamento?



Mudança de forma do fluido sob a

ação de um esforço tangencial;



Fluidez: capacidade de escoar,

característica dos fluidos;

Escoamentos



Os escoamentos são descritos por:



Parâmetros físicos



Pelo comportamento destes

parâmetros ao longo do espaço e do

tempo;

Definições Importantes



Trajetória



Linha de Corrente



Tubo de corrente



Linha de emissão

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) X y z Partícula 1 no instante t Partícula 2 no instante t Partícula 3 no instante t v v v

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

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

Classificação dos

Escoamentos

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

Classificação Geométrica

do Escoamento

 RotacionalRotacional : A maioria das partículas desloca-se animada de velocidade angular em torno de seu centro de massa;  IrrotacionalIrrotacional : 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 ao movimento de rotação

 Uniforme:Uniforme: Todos os pontos de uma mesma trajetória possuem a mesma velocidade.  VariadoVariado : Os pontos de uma mesma trajetória não possuem a mesma velocidade. Classificação do Escoamento quanto à variação da trajetória

Experimento de Reynolds



Consiste na injeção de um corante líquido na

posição central de um escoamento de água

interno a um tubo circular de vidro

transparente



O comportamento do filete do corante ao

longo do escoamento no tubo define três

características distintas

Experimento de Reynolds

Experimento de Reynolds

2. Regime de transição:

 O filete apresenta alguma mistura com o fluido, deixando de ser retilíneo sofrendo ondulações;  Essa situação ocorre para uma pequena gama de velocidades e liga o regime laminar a outra forma mais caótica de escoamento;  Foi considerado um estágio intermediário entre o regime laminar e o turbulento;

Experimento de Reynolds

3. Regime turbulento:

 O filete apresenta uma mistura transversal intensa, com dissipação rápida;  São perceptíveis movimentos aleatórios no interior da massa fluida que provocam o deslocamento de moléculas entre as diferentes camadas do fluido (perceptíveis macroscopicamente);  Há mistura intensa e movimentação desordenada;