Introdução à Mecânica dos Fluidos. Capítulo 2 Conceitos Fundamentais. John Wiley and Sons, Inc.

Transcrição

1 Introdução à Mecânica dos Fluidos Capítulo 2 Conceitos Fundamentais

2 Tópicos principais Fluido como um Continuum Campo de velocidades Campo de tensões Viscosidade Descrição e classificação dos movimentos de fluidos

3 Fluid como um Continuum Esta estrutura molecular é uma das quais a massa não está continuamente distribuída no espaço, mas sim concentrada em moléculas que estão separadas por regiões relativamente grandes de espaço vazio. Para volumes muito pequenos, a densidade varia muito, mas acima de determinado valor, a densidade se mantêm estável, o volume agora concentra um grande número de moléculas.

4 Campo de Velocidades A velocidade é um vetor Que indica a velocidade de um fluido que está passando por um ponto x, y e z em determinado instante de tempo t. O vetor velocidade pode ser escrito em termos de seus três componentes escalares, u, v e w

5 Escoamento uni-, bi-, e tridimensionais Um escoamento é classificado em uni-, bi-, e tri-dimensional dependendo do número de coordenadas espaciais necessárias para especificar se campo de velocidades. 1-D flow 2-D flow

6 Linhas de tempo, Linhas de trajetória, Linhas de emissão e Linhas de corrente Linhas de tempo - formadas por partículas de fluido adjacentes em dado instante Linhas de trajetória trajetória do movimento da partícula Linhas de emissão linhas ligando diferentes partículas passando através de um ponto Linhas de corrente llinhas que em um dado instante são tangentes à direnção do escoamento, em cada ponto do campo de escoamento Em escoamento permanente, as linhas de trajetória, de emissão e de corrente são coincidentes

7 Linhas de tempo - formadas por partículas de fluido adjacentes em dado instante

8 Linhas de trajetória trajetória do movimento da partícula

9 Linhas de emissão linhas ligando diferentes partículas que passaram através de um ponto

10 Linhas de corrente linhas que em um dado instante são tangentes à direnção do escoamento, em cada ponto do campo de escoamento.

11 Campo de tensões Que tipos de forças agem sobre uma partícula fluida? Força de superfície (pressão e atrito) e forças de corpo (gravidade e eletromagnética)

12 Viscosidade A tensão de cisalhamento surge devido ao escoamento viscoso Fluidos Newtonianos Maioria dos fluidos comuns (água, ar, óleo, etc.) Fluidos ditos Lineares

13 Viscosidade

14 Viscosidade Fluidos Não- Newtonianos Fluidos nos quais a taxa de deformação não é diretamente proporcional à taxa de deformação; Fluidos especiais (ex. maioria dos fluidos biológicos, pastas de dente, tintas, etc) Fluidos não-lineares

15 Viscosidade Fluidos Não-Newtonianos

16 Viscosidade

17 Descrição e classificação do movimento dos fluidos

18 Descrição e classificação do movimento dos fluidos

19 Descrição e classificação do movimento dos fluidos

20 Descrição e classificação do movimento dos fluidos

21 Descrição e classificação do movimento dos fluidos

22 Descrição e classificação do movimento dos fluidos

23 Propriedades termodinâmicas em Mecânica dos Fluidos Considerando o campo de velocidades a propriedade mais importante no escoamento, algumas propriedades termodinâmicas interagem muito com tal campo. São elas: 1. Pressão (p) 2. Massa específica (ρ) 3. Temperatura (T) Efeitos de atrito e condução de calor são regidos por duas propriedades denominadas propriedades de transporte 1. viscosidade dinâmica (μ) 2. Condutividade térmica (κ) Outras não aboradadas aqui: entalpia, entropia, energia interna e calores específicos

24 Referências Bibliográficas: Slides adaptados na apresentação disponibilizada pela editora LTC Fox, R.W.; McDonald, A.T.; Pritchard, P.J. Introdução à mecânica dos fluidos. Ed. LTC. Site educacional NASA ( ors/index.html)