Mecânica dos Fluidos

Trajetória e Linha de Corrente - Escoamentos Uni, Bi e Tridimensionais

Conteúdo da Aula:

Trajetória pode ser entendida como o lugar geométrico dos pontos ocupados por uma partícula em instantes sucessivos. Linha de corrente pode ser entendida como a linha tangente aos vetores velocidades de diferentes partículas no mesmo instante. Conforme ilustrado na figura 01.

Quando temos escoamento em regime permanente, as linhas de corrente e as trajetórias coincidem geometricamente. A trajetória é normalmente usada em análise diferencial, ou ponto a ponto, enquanto as linhas de correntes são usadas em análise integral, ou global, através de um volume de controle.

Um outro conceito importante para alguns estudos é o Tubo de Corrente. Esse é a superfície de forma tubular formada pelas linhas de corrente que se apoiam numa linha geométrica fechada qualquer.

Propriedades: a) São fixos quando o regime é permanente b) São permeáveis a passagem de massa c) Não há vazão no sentindo transversal do tubo de corrente, uma consequência da própria definição de linha de corrente. Representamos um tubo de corrente na figura 03.

O "Escoamento Uniforme" também é chamado de "Escoamento Uniforme na Seção".

Um escoamento é dito unidimensional quando uma única coordenada é suficiente para descrever as propriedades do fluido.
Para que isso aconteça, é necessário que as propriedades sejam constantes em cada seção. Representamos esse escoamento na figura 04.

Já o "Escoamento Bidimensional" é aquele cuja velocidade é uma função de duas coordenadas, por exemplo, “x” e “y”. Como representado na figura 05.

Por fim, o "Escoamento Tridimensional" é aquele cuja velocidade é uma função de três coordenadas, por exemplo, “x” , “y” e “z”, conforme indicado na figura 06.

Os escoamentos, de um modo geral, são tridimensionais, no entanto, podemos fazer simplificações para escoamento uniforme usando por exemplo o conceito de velocidade média na seção que veremos em mais detalhes em aulas seguintes.

Figuras:

linha de corrente - trajetória
tubo de corrente
escoamento uniforme
escoamento bidimensional
escoamento tridimensional
pos graduação em engenharia

CONSIDERAÇÕES SOBRE A MECÂNICA DOS FLUIDOS

A Mecânica dos Fluidos é uma disciplina da engenharia muito importante, pois ela trata da interação dos fluidos em diversos sistemas.

Fluido nada mais é do que a junção dos líquidos em gases em uma única classificação, assim passamos a dividir o estudo da mecânica em dois, o estudo relativo aos sólidos e o estudo relativos aos fluidos.

Entender os conceitos da Mecânica dos Fluidos é fundamental para qualquer aspirante a engenheiro, até mesmo os técnicos e tecnologos.

Os princípios da Mecânica dos Fluidos estão inseridos em qualquer sistemas que envolva um líquido ou gás (também vapor) e portanto, essencial na engenharia.

Nossa playlist de Mecânica dos Fluidos aborda os seguintes temas:

  • Introdução

    • Conceito técnico de Fluido​

    • Lei de Newton da Viscosidade e Tensão de Cisalhamento

    • Fluidos Newtonianos e Fluidos Não-Newtonianos

    • Conceito de Viscosidade Dinâmica

    • Conceito de Massa Específica

    • Conceito de Peso Específico

    • Conceito de Densidade Relativa ou Peso Específico Relativo

    • Conceito de Viscosidade Cinemática

  • Estática dos Fluidos​

    • Conceito de Pressão​

    • Princípio de Stevin

    • Lei de Pascal

    • Conceito de Carga de Pressão

    • Superfícies Submersas e Comportas

    • Manometria e Manômetro em U

  • Cinemática dos Fluidos

    • Conceito de Escoamento em Regime Permanente e Não-Permanente​

    • Conceito de Escoamento Laminar, Escoamento de Transição e Escoamento Turbulento

    • Número de Reynolds

    • Conceito de Escoamento Ideal ou Não-Viscoso

    • Conceito de Escoamento Incompressível

    • Conceito de Linhas de Corrente e Trajetória

    • Conceito de Escoamento Uniforme

    • Conceito de Velocidade Média na Seção

    • Conceito de Vazão Volumétrica

    • Conceito de Vazão em Massa

    • Equação da Continuidade

    • Lei de Conservação da Massa

  • Equação da Energia​

    • Energias Mecânicas Associadas ao Fluido​

    • Equação de Bernoulli

    • Equação da Energia na presença de Uma Bomba ou Uma Turbina

    • Equação da Energia Para um Fluido Real

    • Altura Manométrica da Bomba

    • Potência Hidráulica e Potência de Eixo

  • Equação da Continuidade de Movimento​

    • Cálculo de Força Exercida por Um Fluido​

  • Cálculo de Perda de Carga​

    • Conceito de Raio Hidráulico e Diâmetro Hidráulico​

    • Conceito de Rugosidade Real, Rugosidade Uniforme e Rugosidade Equivalente

    • Diagrama de Moody-Rouse

    • Cálculo de Perda de Carga Distribuída

    • Cálculo de Perda de Carga Localizada pelo comprimento equivalente e pelo coeficiente de perda de carga localizada.

  • Exercício: Instalação de Bombeamento​

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