Figura 1 Escoamento em torno de uma pá em rotação.

Tamanho: px
Começar a partir da página:

Download "Figura 1 Escoamento em torno de uma pá em rotação."

Transcrição

1 1 Teoria de vórtices Nos capítulos anteriores estudados duas teorias (três se considerarmos que uma terceira independente a teoria conjunta) que nos permitia de uma forma fácil e rápida calcular o desempenho do rotor, ou seja entre outras coisas a potência necessária para gerar uma determinada propulsão ou qual a potência para uma determinada situação de voo. Para estas teorias foram feitas várias aproximações, algumas grosseiras, especialmente no respeitante ao escoamento em torno das pás e na sua esteira. No entanto e comparativamente os resultados experimentais, estas teorias davam valores aceitáveis que podiam ser utilizados numa primeira fase do projecto preliminar. Vamos agora estudar mais um método de cálculo que nos permites não só calcular as potências consumidas baseado no cálculo da sustentação gerada, mas também de todo o escoamento em torno da pá e na sua esteira. Visualizando o escoamento em torno de uma pá em rotação teríamos: Figura 1 Escoamento em torno de uma pá em rotação. Estudando uma fotografia do escoamento perpendicular ao eixo da pá, e por isso paralela a perfil da mesma, podemos constatar que há uma circulação (vórtice) ligado, ou agarrado, ao perfil, circulação essa que permite que o bordo de fuga do perfil seja um ponto de estagnação (teorema de Kutta Jokowski). Esta circulação agarrada à pá vai acelerar o escoamento (diminuindo a pressão) na parte superior do perfil e desacelerar (aumentando a pressão) na parte inferior permitindo assim que haja uma diferença de pressões o que gera a sustentação. Para além desta circulação agarrada ao perfil existe também a circulação que é largada pelo bordo de fuga do perfil que será uma folha a todo o comprimento da pá. Estudando agora uma fotografia tirada paralelamente ao eixo

2 da pá o primeiro elemento que salta a vista é a geração do vórtice da ponta da pá. Este vórtice já tinha sido alvo de um estudo dado com o helicóptero a descer este pode ficar preso na zona do rotor, aumentado assim o esteira nesta zona, e aperiodicamente rebentar gerando assim grandes flutuações nas forças geradas pelo rotor. Vemos também que existe um segundo vórtice por debaixo daquele que foi recentemente formado, vórtice esse que foi gerado pela pá que vai à frente da pá em estudo. Vemos assim que a esteira é completamente diferente daquela que foi assumida até aqui. Figura 2 Visualização do vórtice da ponta da pá em situação reais. Para o estudo dos vórtices da ponta da pá pode-se realizar experiências controladas onde em cada instante pode-se visualizar a posição e tamanho dos vórtices e assim saber qual a sua trajectória. Esta visualização pode ser feita utilizando um gerador de fumo cuja saída seja a própria ponta da pá. Assim o fumo é injectado directamente no vórtice permitindo assim a sua visualização. Esta técnica pode ser utilizada quer um rotores fixos em túnel de vento que em modelos à escala ou modelos reais. Outra técnica de visualização é utilizando técnicas com laser. São injectadas pequenas partículas (tão pequenas que o seu peso não causa movimento nas mesmas) em todo escoamento. Estas partículas irão reflectir a luz do laser sendo possível deste modo a visualização da sua posição. Se a luz do laser for pulsada sabendo a posição da partícula em duas fotos consecutivas e o tempo entre elas (frequência do impulso) pode-se retirar qual a velocidade de cada partícula. Fica-se assim a saber o comportamento de todo o escoamento, principalmente dos vórtices da ponta da pá. O terceiro tipo de visualização tem a ver com a difracção da luz que depende da densidade local. Ora devido ao grande

3 gradiente de vorticidade existente nos vórtices da ponta da pá, existente também um grande gradiente de densidade. Utilizando a técnica Shiliren pode-se tirar fotografias ficando registado a diferença de densidade que no permite visualizar a posição dos vórtices. Existe ainda uma terceira maneira natural dado que pode haver condensação do vapor de água dentro dos vórtices. Assim se as condições naturais são as ideais em termos de humidade relativa, temperatura do ar e ponto de orvalho é possível visualizar a condensação do vapor de água dentro dos vórtices, sendo necessário também que as condições de luminosidade sejam também as correctas. Um exemplo desta visualização é a mostrada na figura Figura Interacção pá-vórtice Já tinha sido estudado que o encontro entre a pá em rotação com a esteira da pá que vai à frente prejudicial à geração das forças aerodinâmicas dado que causa instabilidade nesta geração. Há também que juntar a necessidade de se estudar o ruído provocado quando há este encontro. De toda a esteira que a pá da frente provoca aquela que gera uma interacção mais violenta é o vórtice da ponta da pá. Vamos por isso nesta primeira fase estudar a trajectória deste vórtice desde a sua geração até à sua convecção com a esteira. Fazemos no entanto uma aproximação que é que o vórtice não é convectado na direcção perpendicular ao rotor (posicionado no plano xy). Assim a posição do vórtice é dada pela rotação da pá, e por isso pela posição da ponta da pá, à qual se deve juntar a influência da velocidade de avanço de helicóptero que é alinhada com o eixo x. Temos uma trajectória helicoidal que será mais aberta quanto maior for a velocidade de avanço. Figura 3 Posição do vórtice da ponta da pá para uma velocidade de avanço adimensional de 0.1

4 Figura 4 Posição do vórtice da ponta da pá para uma velocidade de avanço adimensional de 0.2 Figura 5 Posição do vórtice da ponta da pá para uma velocidade de avanço adimensional de 0.3 Vamos então assumir que a esteira não sofre distorção no plano x-y (contrariando assim a o que tinha sido encontrado em relação a contracção da esteira). Assim as trajectórias são trajectórias são formas epicicloidais cujas equações paramétricas são dadas por: = cos = sin Em que é o ângulo azimutal da pá, medido em relação ao eixo de referência, e é a idade do ponto particular da esteira medida relativamente à posição da pá. A posição desse ponto relativamente ao eixo de referência é então. Ver Figura 6. De notar que dado que a esteira não sofre distorção no plano x-y a velocidade de avanço só influencia o deslocamento da direcção x.

5 Figura 6 Geração de um vórtice na ponta da pá e definição de idade da esteira Sabendo a trajectória trajectória dos vórtices podemos calcular todos os pontos das possíveis interacções pá-vórtice pá vórtice (IPV) igualando todos os pontos da pá (que depende não só da posição azimutal da pá, mas também da posição na pá dada pela variável r) aos pontos da trajectória do vórtice: Em que = verificadas quando: # cos = cos + " # sin = sin 1.2 com $ = 1,2, 1, -. Pode Pode-se se demonstrar que as equações acima são ( cos sin. sin / sin 4 3 = asin ' ' 3 & sin Da qual só estamos interessados na parte real

6 Os valores correspondeste de são dados por: = sin sin 1.5 e mais uma vez apenas estamos interessados em valores na pá ou seja quando < 1. Das equações 1.4 e 1.5 podemos retirar as coordenadas x e y onde há IPV: = cos = sin 1.6 Assumindo valores de 0 e obtendo valores de e pode-se determinar todos os pontos possíveis de IPV para várias velocidade adimensionais de avanço: Figura 7 IPV para uma velocidade de avanço de 0.1

7 Figura 8 IPV para uma velocidade de avanço de 0.1 Figura 9 IPV para uma velocidade de avanço de 0.1 Esta IPV pode ser verificada experimentalmente. Com as técnicas de visualização explicadas anteriormente pode-se verificar qual o efeito da passagem da pá no deslocamento do vórtice (Figura 10). Se o rotor tiver apenas uma pá esta interacção acontecerá apenas quando a pá tiver rodado de 360º. Vemos que o efeito desta passagem não é muito grande dado que o vórtice teve tempo de afastar do plano do rotor. O mesmo não acontece se o rotor tiver duas pás. Aí a interacção acontece aos 180º, não dando ao vórtice tempo de se afastar do rotor e vemos que quer a velocidade de propagação na direcção perpendicular ao plano do rotor, z, que no plano do rotor, y, aumentam quando há a referida IPV.

8 Figura 10 Efeito da passagem da pá no deslocamento do vórtice 1.2 Aplicação da teoria de vórtices Para poder modelar o escoamento vamos utilizar a extensão da teoria da linha sustentadora de Prandtl que é uma combinação do teorema de Kutta-Joukowski, assim como da lei de Biot-Savart aplicada a uma estrutura da esteira pré-definida ou livre quer para os vórtices da ponta da pá quer para a folha de vórtices. A maneira mais simples de aplicar esta teoria é considerando que a esteira de vórtices é rígida e tem uma posição bem definida. Assim Robin Gray propôs um modelo da esteira em Mais tarde Landgrebe generalizou o modelo de Gray com o uso de dados experimentais. A teoria de vórtices foi utilizada extensivamente nos anos 70 e 80 para o cálculo do desempenho dos rotores sendo substituído por métodos mecânica de fluidos computacional. A teoria de vórtices resolve alguns dos problemas da teoria conjunta elementos de pá momento linear com propulsões elevadas (grandes C T /s) dado que com estes valores a velocidade induzida é afectada pela contracção da esteira, podendo mesmo haver, perto da ponta, uma velocidade induzida para cima (em vez de ser para baixo) devido a esta contracção, provocando um maior carregamento na ponta o que altera a potência consumida. O teorema de Kutta-Joukowski relaciona a sustentação por unidade de comprimento e a circulação local: = = = Como já tínhamos relacionado o coeficiente de sustentação com o coeficiente de propulsão:

9 = = = 1.8 Da teoria dos elementos de pás vimos que para um rotor com torção ideal o coeficiente de propulsão podia ser calculado apenas com o coeficiente de sustentação local da ponta da pá: = 2 Relacionando as equações anteriores 1.8 e 1.9 = = = De onde se pode concluir que para o caso da pá com torção constante a circulação ao longo da pá também é constante. Sendo a circulação constante ao longo da pá o teorema de Helmholtz requer que um único vórtice com a mesma intensidade seja largado da ponta da pá. Fisicamente esta situação não é possível dado que a vorticidade não pode aumentar em patamares no espaço. O que acontece é que são largados vórtices na esteira da pá ao longo de toda a pá, formando assim a folha de vórtices identificada na figura Figura 1. A intensidade desses vórtices vai aumentado até atingir um máximo na ponta da pá. Figura 11 Folha de córtices e Vórtice da ponta da pá Precisamos por isso de calcular a velocidade induzida por este filamentos de vórtices, e assim calcular o escoamento total em torno do rotor. Aplicando as devidas condições de

10 fronteira a estas velocidades podemos calcular a intensidade dos vórtices largados, ou seja a circulação ao longo da pá. Tendo a circulação podemos obter propulsão e a potência A lei de BiotBiot-Savart A lei de Biot-Savart Biot Savart permite calcular a velocidade induzida por um filamento de vórtice num determinado ponto: Figura 12 Velocidade induzida por um filamento de vórtices 6LM = :N 6PM Q #M 4G G #M S 1.11 em que 6LM é a velocidade induzida por um filamento de vórtice de comprimento 6PM, de intensidade :N, num ponto distanciado de #M desse filamento. Normalmente é difícil de encontrar uma expressão analítica para a velocidade ao integrar a equação ao longo de todo o comprimento do vórtice. Por esta razão aproxima aproxima-se se o vórtice por pequenos segmentos rectilíneos (ver figura Figura 12 12)) de um determinado comprimento. Quanto menor for o comprimento mais os segmentos se aproximam da realidade e o erro introduzido por esta aproximação será menor. No entanto dado que estamos a aumentar o número de segmentos a tempo de cálculo irá aumentar bbastante. astante.

11 Figura 13 Velocidade induzida por um vórtice segmento de recta Ao aplicar a equação 1.11 a esse segmento de recta (Figura 13) obtemos: = Ao olhar para as expressões obtidas quer na equação 1.11 que na equação 1.12 imediatamente se concluí que se 0 a velocidade induzida pelo vórtice tende para, o que é manifestamente impossível. Precisamos pois de um modelo para o núcleo do vórtice que é aplicável para pequenos valores de Modelação do núcleo Figura 14 Modelo para o núcleo do vórtice Fisicamente o que se pode observar é que a velocidade induzida pelo vórtice é inversamente proporcional á distância ao centro do vórtice acima de um determinado valor para essa distância. Abaixo dessa distância (raio do núcleo do vórtice) a velocidade varia linearmente com a distância (Figura 14). Isto quer dizer que o núcleo

12 do vórtice roda como se fosse um corpo rígido em torno do seu eixo enquanto que a região exterior pode ser modelada como um zona potencial. O raio do núcleo é encontrado onde a velocidade radial tem o seu valor máximo. Muitos autores adimensionalizam as distâncias com a dimensão do núcleo do vórtice: á = = Baseado nesta constatação física vários autores propuseram modelos para simular a influência do vórtice num determinado ponto, ou seja para o cálculo da velocidade induzida tangencial. O modelo mais simples é o de Rankine em que o núcleo é um corpo rígido em rotação e a velocidade fora do núcleo diminui hiperbolicamente com a distância: = Outro modelo foi obtido por Oseen-Lamb, obtido através de uma forma simplificada das equações Navier-Stokes: = Onde é uma constante cujo valor é De notar que na equação 1.15 o termo dentro do primeiro parêntesis tende para quando 0 mas o termo dentro do segundo parêntesis tende para zero na mesmo situação mantendo o valor total nos valores expectáveis. Newman também derivou uma solução exponencial para as três componentes da velocidade devido ao vórtice baseado numa formulação simplificada das equações de Navier-Stokes. O resultado para a velocidade tangencial é o mesmo que o de Ossen-Lamb mas Newman consegue demonstrar que a velocidade axial é: = 1.16 Onde A é a constante que pode ser relacionada com a resistência aerodinâmica das superfícies geradores de sustentação. Vastitas propôs uma série de modelos para retirar a singularidade da velocidade: =

13 Onde é um inteiro. De notar que só para = 1 (chamado vórtice de Scully) e = 2 n=2 são fisicamente aceitáveis e que para obtém-se o vórtice de Rankine. Podemos fazer uma comparação entre todos estes modelos de vórtices fazendo o gráfico das respectivas velocidades tangenciais em função da distância o centro do núcleo. Figura 15 Variação da velocidade tangencial com a distância ao núcleo para vários modelos de vórtices Vemos que para o modelo mais simples temos descontinuidade na velocidade na periferia do núcleo, descontinuidade essa que não está presente nos outros modelos. Vemos também que apesar de haver diferenças consideráveis para as velocidades tangenciais na bordo do vórtice essas diferenças são negligenciáveis para distâncias maiores que 4 vezes o tamanho do núcleo. Esta dimensão do núcleo do vórtice é uma dimensão importante que pode ser usada para definir a estrutura e evolução dos vórtices da ponta da pá. É então importante saber qual o tamanho do núcleo e se possível a sua variação com o tempo. O raio médio do núcleo poder ser considerado como metade da distância entre os máximos da velocidade.

14 Figura 16 Variação da velocidade tangencial para várias idades de esteira do vórtice A Figura 16 mostra resultados experimentais referentes à variação da velocidade tangencial para várias idades de esteira do vórtice. Podemos ver para ângulo de idade pequenos à uma variação marcada da velocidade tangencial no núcleo, variação essa que vai-se esbatendo com a idade. Vemos também que o tamanho do núcleo vai aumentando com a idade. Podemos então marcar esta variação num novo gráfico (Figura 17) Figura 17 Variação do tamanho do núcleo com a idade da esteira. Desta análise deste novo gráfico vemos que o raio do núcleo aumenta com o raiz quadrada da idade da esteira e que uma melhor aproximação aos resultados

15 experimentais é obtida quando considerarmos a idade da esteira não a partir da posição da pá mas sim a partir de uma posição anterior. Isto porque o núcleo não tem uma dimensão zero quando é gerado mas sim uma dimensão finita. Um modelo simples qualitativo do crescimento do núcleo do vórtice com o tempo pode ser obtido a partir dos resultados de Lamb s para escoamentos laminares. Partindo do perfil para as velocidade tangenciais: = Utilizando uma mudança de variável: = 4 = 4 4 O raio do núcleo r c corresponde ao valor de r quando V θ é máximo: = = Cuja solução x= implica que o núcleo cresce com: = 4 = = Onde α= a mesma constante do modelo de Lamb. Na prática, devido à geração de turbulência a difusão de vorticidade no vórtice acontece muito mais depressa. Este efeito, que é um efeito fundamental complicado, pode ser incorporado no modelo de crescimento utilizando um coeficiente médio de turbulência viscosa: = Discretização da pá Temos então na nossa posse toda a teoria que nos permite calcular a velocidade num determinado ponto induzida por um vórtice. Vimos também que estes vórtices são largados ao longo da pá de uma forma continua. Como é que podemos então aplicar as equações ao nosso caso?. Primeiro temos que simular a circulação na asa. Esta simulação é feita dividindo a pá em secções e assumir que nessa secção a circulação (intensidade do vórtice) é constante. Temos então um segmento de vórtice que está ligado à pá (posicionado a um quarto da corda) e paralelo ao eixo da pá. Do teorema de

16 Helmoltz sabes que a vorticidade tem que ser contínua por isso temos que estender este vórtice ao longo da esteira. Ficamos assim com um vórtice em forma de U ou de ferradura que está ligado à secção da pá e que aumenta de tamanho sempre a pá de movimenta. A intensidade do vórtice na ligação entre dois elementos será sempre igual à diferença entre as intensidades dos vórtices de cada elementos dado que o sentido da circulação é sempre oposto. Figura 18 Aplicação da teoria de vórtices Tendo estabelecido a discretização da pá temos então N incógnitas que são as intensidades dos N vórtices ligados ao N elementos que constituem a discretização da pá. Precisamos por isso de N equações para poder resolver o sistema. Essas N equações são obtidas estabelecendo a equação da velocidade em N pontos de controlo, em cada elemento da pá. Sabemos que neste postos de controlo sobre a pá, que é uma superfície rígida, a velocidade perpendicular à superfície de pá tem que ser zero. Podemos então estabelecer as N equações: = á á + + = 0 ó 1.23 Temos assim um sistema fechado de N equações a N incógnitas: çõ óç ç ç =

17 Para poder estabelecer as N equações 1.24 temos que saber qual a posição de cada elemento de controlo em relação a cada elemento de vórtice (não esquecer que os filamentos de vórtice da esteira são descritizados em segmentos de recta). Esta posição relativa é imediata quando falamos dos vórtices ligados à pá, não em relação aos vórtices da esteira. Para este posicionamento podemos criar uma malha que se estende desde o bordo de fuga da pá e vai aumentando com o movimento da pá. Figura 19 Malha de vórtices espalhada de igual modo na esteira A criação desta malha pode ser feita de várias maneiras. A primeira é espaçar de igual modo a malha de maneira a cobrir toda a esteira da pá. Figura 20 Malha de vórtice que enrola no estremo para criar o vórtice da ponta da pá Outro método impõe a aglomeração de várias linhas de vórtices na ponta de maneira a simular o vórtice da ponta da pá.

18 Figura 21 Filamentos de vórtice de igual intensidade Um outro ainda será a simulação utilizando linhas que unem os vórtices de igual intensidade. A disposição da esteira será feita tridimensionalmente, querendo dizer que para além da propagação da esteira feita no plano do rotor temos também que entrar em conta com a sua propagação na direcção perpendicular ao plano do rotor. Figura 22 Propagação da esteira do rotor tendo em conta a folhas de vórtices emanada do bordo de fuga da pá e o vórtice da ponta da pá Experimentalmente verifica-se que a velocidade perpendicular ao plano do rotor não é constante ao longo da pá (com já tinha sido verificado no teoria dos elementos de pá).

19 Assim verifica-se que a folha de vórtices desce com velocidade maiores perto da ponta do que junto à raiz da pá. 1.4 Modelos de esteira rígida e esteira Livre Podemos agora ter duas hipóteses para a malha da esteira. A primeira é assumir que a esteira é rígida ou sem distorção. Os vórtices emanados são representados por filamentos helicoidais inclinados e a posição do filamento de vórtice é definido geometricamente com base em condições de voo e da teoria de momento linear. Neste modelo não há interacções do entre filamentos nem efeitos do filamento na sua própria posição. Temos então que ter as equações de maneira a modelar a quer a folha de vórtices quer a trajectória do vórtice da ponta. Este, com o helicóptero a pairar, tem uma contracção que pode ser simulada por uma curva, em que a posição radial do vórtice da ponta da pá seria dada por: = Com os valores empíricos de = 0.78 e = Vemos então que neste modelo a trajectória depende do carregamento do rotor. Landgrebe propôs para a velocidade de descida do vórtice da ponta da pá o seguinte modelo: = 0 2 = onde se pode ver que a velocidade de descida é alterara aquando da passagem da pá imediatamente depois. As constantes e dependem do carregamento e são dados por: = çã çã Para a a folha de vórtices a descida era dada por duas equações, uma para a zona exterior junto à ponta da pá onde a velocidade de descida é maior e outra junto à raiz da pá onda a velocidade de descida é menor. Para qualquer ponto intermédio a posição é dada por interpolação linear entre os dois extremos: Zona exterior,, 2 +, 2 Zona interior

20 0 0 2, Onde mais uma vez se entrou em conta com a forte interacção entre o vórtice e a pá que vem a seguir. As constantes serão dadas por:, = 2.2 2, = , = çã çã Foram apresentadas modificações para esteira rígida com outro tipo de modelos para a esteira, baseados em observações experimentais. A grande vantagem destas modificações é que com um aumento do esforço computacional, pode-se ter uma melhor representação da geometria da esteira. Outra maneira de simular a esteira rígida é por um empilhamento de anéis de vórtices (Tubos de vórtices). Neste modelo cada anel é o vórtice emanado pela pá numa rotação completa. A sua posição é definida pela teoria do momento linear. A vantagem deste modelo é que é possível encontrar uma solução analítica. O modelo de esteira rígida tem as suas vantagens e inconvenientes. As vantagens são que a posição da esteira é conhecida à priori e por isso o custo computacional é relativamente pequeno dado que não é compatibilizada a influência de um vórtice noutro. O inconveniente é que a posição da esteira foi encontrada para uma determinada condição de voo. Se for aplicada a uma condição de voo diferente os resultados serão afectados de erros que podem ser significativos. Por exemplo não se podem utilizar um modelo de esteira que foi obtido na condição de voo pairado numa condição de voo horizontal com velocidade de avanço elevada. A posição da esteira é completamente diferente num caso e noutro. Por esta razão pode-se utilizar outro modelo em que a esteira é deixada ser convectada com o escoamento. Partindo de uma posição inicial (que pode ser dada por exemplo por um dos modelos de esteira rígida) calcula-se a velocidade induzida por um vórtice num ponto de um outro vórtice e move-se esse ponto de acordo com a velocidade. A posição dos vórtices muda e por isso é necessário, por um processo iterativo, encontrar a posição final dos vórtices para a respectiva condição de voo. Este processo é mais apelativo pois pode-se aplicar a qualquer condição de voo, por outro lado dado que é necessário encontrar a posição da esteira para cada iteração é, computacionalmente, muito mais pesado. De uma maneira geral o método computacional utilizando a teoria de vórtices pode ser escrito de seguinte forma:

21 O vórtice tem uma estrutura helicoidal contínua. Esta estrutura contínua é representada por pequenos segmentos de recta, cada um representado 15º 15º-30º 30º de idade da vórtice.. A intensidade do vórtice é assumida como o máximo da circulação na pá. Alguns cálculos assumem 80% do valor máximo. Assume-se se que o vórtice tem um núcleo com um raio empiricamente estabelecido, de maneira a manter a velocidade finitas. Calcular o rácio da da velocidade induzida utilizando o TEP primeiro e a lei de Biot-Savart Savart durante as iterações seguintes. Calcular a distribuição radial de cargas. Converter estas cargas em intensidade de circulação. Calcular o máximo desta circulação. Este é o valor da intensidade intensidade do vórtice da ponta da pá. Assumir a trajectória do vórtice. Eliminar o rácio da velocidade induzida calculada com o TEP e fazer o cálculo utilizando a lei de Biot Biot-Savart. Repetir até se atingir a convergência. Durante cada iteração ajustar o ângulo de picada da pá se o CT calculado é muito pequeno ou muito grande, quando comparado com o valor fornecido. Estes modelos removem a necessidade de modelar à partida a trajectória das estruturas de vórtices. Os cálculos são feitos através de increme incrementos ntos de tempo, com uma proposta inicial para a esteira. Os pontos extremos de cada segmento de vórtice podem mover mover-se se livremente no espaço convectados pela velocidade induzida neste pontos. As suas posições são actualizadas no final de cada incremento de tempo. Figura 23 Aproximação dos vórtices por segmentos de linha De seguida apresentam-se apresentam se os resultados obtidos por Leishman para o mesmo caso de voo comparando a esteira experimental a obtida com a esteira rígida e a obtida ccom esteira livre. Como seria de esperar os obtidos com esteira livre aproximam aproximam-se se mais dos resultados experimentais.

22 Figura 24 Comparação entre resultados experimentais e computacionais com esteira livre e rígida. Posição radial. Figura 25 Comparação entre resultados experimentais e computacionais com esteira livre e rígida. Posição axial.

Teoria de Vórtices. Circulação agarrada à pá. Distribuição de sustentação na pá. Folha de vórtices atrás da pá. Enrolamento do

Teoria de Vórtices. Circulação agarrada à pá. Distribuição de sustentação na pá. Folha de vórtices atrás da pá. Enrolamento do Circulação agarrada à pá Distribuição de sustentação na pá Folha de vórtices atrás da pá Enrolamento do vórtice da ponta Vorticidade emanada Vorticidade da esteira Vórtice da ponta da pá Vórtice da ponta

Leia mais

Adimensionalizando a expressão acima utilizando mais uma vês a velocidade da ponta da pá e o comprimento da pá: 4 1.3

Adimensionalizando a expressão acima utilizando mais uma vês a velocidade da ponta da pá e o comprimento da pá: 4 1.3 1 Teoria conjunta elementos de pá e momento linear A teoria de elementos de pá parte de um determinado número de simplificações sendo que a maior (e pior) é que a velocidade induzida é uniforme. Na realidade

Leia mais

1 Teoria de elementos de pá

1 Teoria de elementos de pá 1 Teoria de elementos de pá A teoria do momento linear é um método simples e rápido para estimar a potência e a velocidade induzida no rotor, baseando apenas na área total do rotor, no peso do helicóptero

Leia mais

1.1 Geração de Propulsão

1.1 Geração de Propulsão 1 oções básicas sobre o helicóptero. No capítulo anterior foi explicado de um modo sumário os grandes problemas que os pioneiros da aviação tiveram no desenvolvimento de um aparelho prático com capacidade

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 212/13 Exame de 2ª época, 2 de Fevereiro de 213 Nome : Hora : 8: Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta 2ª Parte : Consulta

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2017/18

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2017/18 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 217/18 Exame de 1ª época, 2 de Janeiro de 218 Nome : Hora : 8: Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta 2ª Parte : Consulta livre

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2015/16

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2015/16 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica º Semestre 05/6 Exame de ª época, 5 de Janeiro de 06 Nome : Hora : :30 Número: Duração : 3 horas ª Parte : Sem consulta ª Parte : Consulta limitada

Leia mais

Teoria de elementos de pá em voo horizontal

Teoria de elementos de pá em voo horizontal Teoria de elementos de pá em voo horizontal Modelar o voo horizontal utilizando a teoria de elementos de pá é extremamente difícil. No entanto, com algumas simplificações, pode-se obter os termos importantes

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2015/16

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2015/16 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica º Semestre 5/6 Exame de ª época, 9 de Julho de 6 Nome : Hora : 4: Número: Duração : horas ª Parte : Sem consulta ª Parte : Consulta limitada a livros

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2016/17

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2016/17 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica º Semestre 6/ Exame de ª época, 4 de Janeiro de Nome : Hora : 8: Número: Duração : 3 horas ª Parte : Sem consulta ª Parte : Consulta limitada a livros

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2014/15

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2014/15 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica º Semestre 4/5 Exame de ª época, 3 de Janeiro de 5 Nome : Hora : 8: Número: Duração : 3 horas ª Parte : Sem consulta ª Parte : onsulta limitada a

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13 Exame de 3ª época, 19 de Julho de 2013 Nome : Hora : 15:00 Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta 2ª Parte : Consulta

Leia mais

ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL TRIDIMENSIONAL

ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL TRIDIMENSIONAL 6 ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL TRIDIMENSIONAL 6.1. Introdução Até agora foram analisados escoamentos bidiemensionais. Os escoamentos em torno dos corpos e perfis dos capítulos anteriores envolvem apenas duas

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2013/14

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2013/14 Mestrado Integrado em Engenhia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 13/14 Exame de ª época, 9 de Janeiro de 14 Nome : Hora : 8: Número: Duração : 3 horas 1ª Pte : Sem consulta ª Pte : onsulta limitada a livros

Leia mais

Asas Finitas Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade

Asas Finitas Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade Método da Malha de Vórtices Método numérico para a determinação da sustentação e resistência induzida de superfícies sustentadoras Discretização da asa em planta em paineis rectangulares nos quais é colocado

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2015/16

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2015/16 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica º Semestre 5/6 Exame de ª época, 8 de Janeiro de 6 Nome : Hora : 8:3 Número: Duração : 3 horas ª Parte : Sem consulta ª Parte : onsulta limitada a

Leia mais

Asas Finitas Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade

Asas Finitas Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade Aerodinâmica I Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade Redução dos efeitos da extremidade Efeitos da viscosidade Redução dos

Leia mais

Aerodinâmica I. Cálculo Numérico do Escoamento em Torno de Perfis Método dos paineis Γ S

Aerodinâmica I. Cálculo Numérico do Escoamento em Torno de Perfis Método dos paineis Γ S ( P) σ Aerodinâmica I [ ln( r( P, q) )] σ ( q) ds + ( V ) + γ ov np = vwp + Γ S π np O método dos paineis transforma a equação integral de Fredholm da segunda espécie num sistema de equações algébrico,

Leia mais

de maior força, tanto na direção normal quanto na direção tangencial, está em uma posição no

de maior força, tanto na direção normal quanto na direção tangencial, está em uma posição no 66 (a) Velocidade resultante V (b) Ângulo de ataque α Figura 5.13 Velocidade resultante e ângulo de ataque em função de r/r para vários valores de tsr. A Fig. 5.14 mostra os diferenciais de força que atuam

Leia mais

Superfícies Sustentadoras

Superfícies Sustentadoras Uma superfície sustentadora gera uma força perpendicular ao escoamento não perturado, força de sustentação, astante superior à força na direcção do escoamento não perturado, força de resistência. Sustentação

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I 2º Semestre 2013/14. Exame de 2ª Época 28 de Junho de 2014 Nome :

Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I 2º Semestre 2013/14. Exame de 2ª Época 28 de Junho de 2014 Nome : Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I º Semestre 013/14 Exame de ª Época 8 de Junho de 014 Nome : Hora : 8:00 Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta ª Parte : onsulta

Leia mais

RESUMO MECFLU P3. REVER A MATÉRIA DA P2!!!!! Equação da continuidade Equação da energia 1. TEOREMA DO TRANSPORTE DE REYNOLDS

RESUMO MECFLU P3. REVER A MATÉRIA DA P2!!!!! Equação da continuidade Equação da energia 1. TEOREMA DO TRANSPORTE DE REYNOLDS RESUMO MECFLU P3 REVER A MATÉRIA DA P2!!!!! Equação da continuidade Equação da energia 1. TEOREMA DO TRANSPORTE DE REYNOLDS Equação do Teorema do Transporte de Reynolds: : variação temporal da propriedade

Leia mais

Superfícies Sustentadoras

Superfícies Sustentadoras Superfícies Sustentadoras Uma superfície sustentadora gera uma força perpendicular ao escoamento não perturado, força de sustentação, astante superior à força na direcção do escoamento não perturado, força

Leia mais

Equilíbrio em torno da dobradiça de batimento Eixo de rotação Direcção de batimento positiva Dobradiça de batimento Slide

Equilíbrio em torno da dobradiça de batimento Eixo de rotação Direcção de batimento positiva Dobradiça de batimento Slide Movimento da pá em rotação Como vimos as pás estão pivotadas na raiz de maneira a aliviar os momentos flectores nesta zona. Isto permite às pás subir e descer (batimento) As forças aerodinâmicas causam

Leia mais

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 8 Características Aerodinâmicas dos Perfis

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 8 Características Aerodinâmicas dos Perfis Introdução ao Projeto de Aeronaves Aula 8 Características Aerodinâmicas dos Perfis Tópicos Abordados Forças aerodinâmicas e momentos em perfis. Centro de pressão do perfil. Centro aerodinâmico do perfil.

Leia mais

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 11 Distribuição de Sustentação, Arrasto e Efeito Solo

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 11 Distribuição de Sustentação, Arrasto e Efeito Solo Introdução ao Projeto de Aeronaves Aula 11 Distribuição de Sustentação, Arrasto e Efeito Solo Tópicos Abordados Distribuição Elíptica de Sustentação. Aproximação de Schrenk para Asas com Forma Geométrica

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I 2º Semestre 2013/14

Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I 2º Semestre 2013/14 Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I º Semestre 01/14 Prova de Avaliação de 6 de Junho de 014 Nome : Hora : 15:00 Número: Duração : horas 1ª Parte : Sem consulta ª Parte : onsulta

Leia mais

em que é o versor da direcção perpendicular à superfície de fronteira. O caudal que entra no volume de controlo na superfície 0 será: = 1.

em que é o versor da direcção perpendicular à superfície de fronteira. O caudal que entra no volume de controlo na superfície 0 será: = 1. 1 Teoria do momento linear 1.1 Introdução Como vimos nos capítulos anteriores a rotor principal é responsável, para além da geração da força de sustentação que permite ao helicóptero voar, pela geração

Leia mais

Aplicações de Leis de Newton

Aplicações de Leis de Newton Aplicações de Leis de Newton Evandro Bastos dos Santos 22 de Maio de 2017 1 Introdução Na aula anterior vimos o conceito de massa inercial e enunciamos as leis de Newton. Nessa aula, nossa tarefa é aplicar

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I 2º Semestre 2014/15. 1º Exame, 9 de Junho de 2015 Nome :

Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I 2º Semestre 2014/15. 1º Exame, 9 de Junho de 2015 Nome : Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I º Semestre 014/15 1º Exame, 9 de Junho de 015 Nome : Hora : 11:30 Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta ª Parte : onsulta limitada

Leia mais

Detecção de Esteira de Vórtice em um Escoamento Laminar em Torno de uma Esfera, Utilizando Método de Galerkin.

Detecção de Esteira de Vórtice em um Escoamento Laminar em Torno de uma Esfera, Utilizando Método de Galerkin. Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Mecânica Pós Graduação em Engenharia Mecânica IM458 - Tópicos em Métodos Numéricos: Métodos Numéricos em Mecânica dos Fluidos Alfredo Hugo Valença

Leia mais

3.1 CRIAR A GEOMETRIA/MALHA;

3.1 CRIAR A GEOMETRIA/MALHA; 72 3 METODOLOGIA A metodologia adotada no presente trabalho foi a de utilizar a ferramenta de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para simular dispositivos microfluídicos de diferentes geometrias

Leia mais

Mecânica dos Fluidos I 2013/2014

Mecânica dos Fluidos I 2013/2014 1. INSTALAÇÃO Mecânica dos Fluidos I 2013/2014 Trabalho Prático «Estudo Experimental de um Jacto Livre» O escoamento é produzido por um jacto de ar com simetria circular e 14 milímetros de diâmetro interior

Leia mais

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 10 Características do Estol e Utilização de Flapes na Aeronave

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 10 Características do Estol e Utilização de Flapes na Aeronave Introdução ao Projeto de Aeronaves Aula 10 Características do Estol e Utilização de Flapes na Aeronave Tópicos Abordados O Estol e suas Características. Influência da Forma Geométrica da Asa na Propagação

Leia mais

Mecânica dos Fluidos Formulário

Mecânica dos Fluidos Formulário Fluxo volúmétrico através da superfície Mecânica dos Fluidos Formulário Fluxo mássico através da superfície Teorema do transporte de Reynolds Seja uma dada propriedade intensiva (qtd de por unidade de

Leia mais

CAPÍTULO V RESULTADOS E DISCUSSÕES

CAPÍTULO V RESULTADOS E DISCUSSÕES CAPÍTULO V RESULTADOS E DISCUSSÕES Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos através do código SPECTRAL. Inicialmente é apresentada a validação do código, realizada através da solução da Equação

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2013/14

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2013/14 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 013/14 Exame de 3ª época, 15 de Julho de 014 Nome : Hora : 9:00 Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta ª Parte : onsulta limitada

Leia mais

4 Configurações estudadas

4 Configurações estudadas 4 Configurações estudadas Neste capítulo são descritas as diferentes configurações geométricas estudadas no presente trabalho, i.e., a entrada NACA convencional, o gerador de vórtices isolado e também

Leia mais

Propagação de momentos. cos. Aerodinâmica Perfis Sustentadores Momento de Picada em Torno do Bordo de Ataque. α M c. M V r BA

Propagação de momentos. cos. Aerodinâmica Perfis Sustentadores Momento de Picada em Torno do Bordo de Ataque. α M c. M V r BA Momento de Picada em Torno do Bordo de Ataque y M V r BA α L α M c - x Propagação de momentos M C M BA = M = C c M + L cos + C l ( α ) cos c M 2 1 c c + 2 L ( α ) CM + Cl BA c c 2 2 1 y M V r BA α Momento

Leia mais

Capítulo 1. INTRODUÇÃO

Capítulo 1. INTRODUÇÃO Capítulo 1. INTRODUÇÃO A simulação numérica de problemas de engenharia ocupa atualmente uma posição de destaque no cenário mundial de pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias. O crescente interesse,

Leia mais

Este referencial, apesar se complicado, tem a vantagem de estar ligado a um elemento físico com helicóptero. Helicópteros /

Este referencial, apesar se complicado, tem a vantagem de estar ligado a um elemento físico com helicóptero. Helicópteros / Eixos de referência do rotor Até agora utilizamos sempre os mesmos eixos: Z alinhado com o veio do rotor Y perpendicular com Z e ao longo da pá (no plano do rotor). X no plano do rotor e perpendicular

Leia mais

IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO DOS PAINÉIS PARA O ESTUDO DE PROPRIEDADES AERODINÂMICAS DE AEROFÓLIOS

IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO DOS PAINÉIS PARA O ESTUDO DE PROPRIEDADES AERODINÂMICAS DE AEROFÓLIOS IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO DOS PAINÉIS PARA O ESTUDO DE PROPRIEDADES AERODINÂMICAS DE AEROFÓLIOS João de Sá Brasil Lima joaobrasil.lima@gmail.com Resumo. Este artigo trata da implementação computacional do

Leia mais

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Aerodinâmica 1º Semestre 2012/13 Exame de 1ª época, 18 de Janeiro de 2013 Nome : Hora : 8:00 Número: Duração : 3 horas 1ª Parte : Sem consulta 2ª Parte : Consulta

Leia mais

Resistência Viscosa Escoamento em torna da querena. Resistência Viscosa Escoamento em torna da querena

Resistência Viscosa Escoamento em torna da querena. Resistência Viscosa Escoamento em torna da querena Escoamento em torna da querena 1 Escoamento em torna da querena Características gerais: O escoamento em torno da querena do navio é um escoamento a número de Reynolds elevado. Desenvolve-se uma camada

Leia mais

5 Análise experimental e numérica de membranas cilíndricas hiperelásticas

5 Análise experimental e numérica de membranas cilíndricas hiperelásticas 5 Análise experimental e numérica de membranas cilíndricas hiperelásticas 5.1. Análise experimental para aferição da formulação apresentada: Ensaio de tração e pressão interna uniforme em membranas cilíndricas

Leia mais

Escoamentos Externos

Escoamentos Externos Escoamentos Externos O estudo de escoamentos externos é de particular importância para a engenharia aeronáutica, na análise do escoamento do ar em torno dos vários componentes de uma aeronave Entretanto,

Leia mais

AA-220 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA

AA-220 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA AA-22 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA Aerodinâmica Linearizada Prof. Roberto GIL Email: gil@ita.br Ramal: 6482 1 Linearização da Equação do Potencial Completo - proposta ( φ φ) 2 2 1 φ φ ( φ φ) φ 2 + + =

Leia mais

(a) t= 2,5s (b) t= 12,0 s (c) t= 17,5 s

(a) t= 2,5s (b) t= 12,0 s (c) t= 17,5 s 125 (a) t= 2,5s (b) t= 12,0 s (c) t= 17,5 s (d) t= 21,0 s (e) t= 22,5 s (f) t = 24,0 s (g) t= 26,0 (h) t= 27,5 s (i) t= 30,0s Figura 5.7 - Evolução Temporal do Módulo de Vorticidade ω (Isosuperfície Nível

Leia mais

Escoamento potencial

Escoamento potencial Escoamento potencial J. L. Baliño Escola Politécnica - Universidade de São Paulo Apostila de aula 2017, v.1 Escoamento potencial 1 / 26 Sumário 1 Propriedades matemáticas 2 Escoamento potencial bidimensional

Leia mais

Fontes do Campo magnético

Fontes do Campo magnético Fontes do Campo magnético Lei de Biot-Savart Jean-Baptiste Biot (1774 1862) e Félix Savart (1791 1841) Realizaram estudos sobre as influências de um corrente elétrica sobre o campo magnético. Desenvolveram

Leia mais

Halliday & Resnick Fundamentos de Física

Halliday & Resnick Fundamentos de Física Halliday & Resnick Fundamentos de Física Mecânica Volume 1 www.grupogen.com.br http://gen-io.grupogen.com.br O GEN Grupo Editorial Nacional reúne as editoras Guanabara Koogan, Santos, Roca, AC Farmacêutica,

Leia mais

AERODINÂMICA Ramo da física que trata dos fenômenos que acompanham todo movimento relativo entre um corpo e o ar que o envolve.

AERODINÂMICA Ramo da física que trata dos fenômenos que acompanham todo movimento relativo entre um corpo e o ar que o envolve. AERODINÂMICA Ramo da física que trata dos fenômenos que acompanham todo movimento relativo entre um corpo e o ar que o envolve. CONCEITOS 1. Massa: Quantidade de matéria que forma um corpo ; Invariável.

Leia mais

Figura 4.1: a)elemento Sólido Tetraédrico Parabólico. b)elemento Sólido Tetraédrico Linear.

Figura 4.1: a)elemento Sólido Tetraédrico Parabólico. b)elemento Sólido Tetraédrico Linear. 4 Método Numérico Foi utilizado o método dos elementos finitos como ferramenta de simulação com a finalidade de compreender e avaliar a resposta do tubo, elemento estrutural da bancada de teste utilizada

Leia mais

TEORIA UNIDIMENSIONAL DAS MÁQUINAS DE FLUÍDO

TEORIA UNIDIMENSIONAL DAS MÁQUINAS DE FLUÍDO Universidade Federal do Paraná Curso de Engenharia Industrial Madeireira MÁQUINAS HIDRÁULICAS AT-087 M.Sc. Alan Sulato de Andrade alansulato@ufpr.br INTRODUÇÃO: O conhecimento das velocidades do fluxo

Leia mais

3 SPH. 3.1 Introdução

3 SPH. 3.1 Introdução 3 SPH 3.1 Introdução Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) é um método puramente Lagrangiano desenvolvido por Lucy (1977) e Gingold (1977) em um estudo do campo da astrofísica voltado para colisão entre

Leia mais

Duração do exame: 2:30h Leia o enunciado com atenção. Justifique todas as respostas. Identifique e numere todas as folhas da prova.

Duração do exame: 2:30h Leia o enunciado com atenção. Justifique todas as respostas. Identifique e numere todas as folhas da prova. Duração do exame: :3h Leia o enunciado com atenção. Justifique todas as respostas. Identifique e numere todas as folhas da prova. Problema Licenciatura em Engenharia e Arquitetura Naval Mestrado Integrado

Leia mais

Mecânica dos Fluidos I Trabalho Prático «Estudo Experimental de um Jacto Livre»

Mecânica dos Fluidos I Trabalho Prático «Estudo Experimental de um Jacto Livre» Mecânica dos Fluidos I Trabalho Prático «Estudo Experimental de um Jacto Livre» 1. INSTALAÇÃO O escoamento é produzido por um jacto de ar com simetria circular e 14 mm de diâmetro interior (Fig. 1), que

Leia mais

Capítulo 5 Derivadas Parciais e Direcionais

Capítulo 5 Derivadas Parciais e Direcionais Capítulo 5 Derivadas Parciais e Direcionais 1. Conceitos Sabe-se que dois problemas estão relacionados com derivadas: Problema I: Taxas de variação da função. Problema II: Coeficiente angular de reta tangente.

Leia mais

MEC204 Dinâmica de Fluidos Computacional. Prof. Juan Avila

MEC204 Dinâmica de Fluidos Computacional. Prof. Juan Avila MEC204 Dinâmica de Fluidos Computacional Prof. Juan Avila http://professor.ufabc.edu.br/~juan.avila Bibliografia Versteeg, H.K. and Malalasekera, An Introduction to Computacional Fluid Dynamics: The Finite

Leia mais

As variáveis de rotação

As variáveis de rotação Capítulo 10 Rotação Neste capítulo vamos estudar o movimento de rotação de corpos rígidos sobre um eixo fixo. Para descrever esse tipo de movimento, vamos introduzir os seguintes conceitos novos: -Deslocamento

Leia mais

Capítulo 3 ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Capítulo 3 ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS Capítulo 3 ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS - 32 - 3.1 Introdução Para que um componente mecânico, ou uma estrutura, desempenhe com a máxima eficiência o fim a que foi proposto, torna-se fundamental conhecer

Leia mais

Trajetórias de objetos: Modelos. Moussa Reda Mansour

Trajetórias de objetos: Modelos. Moussa Reda Mansour Trajetórias de objetos: Modelos Moussa Reda Mansour Lembranças A aceleração translacional de um objeto é definida aplicando a segunda Lei de Newton ( ) A velocidade translacional e localização de um objeto

Leia mais

Voo Nivelado. Voo Nivelado

Voo Nivelado. Voo Nivelado Mecânica de oo I Mecânica de oo I 763 º Ano da Licenciatura em ngenharia Aeronáutica Pedro. Gamboa - 008 Mecânica de oo I. quações de Movimento linha de referência do avião α ε T, linha de tracção γ L

Leia mais

e ficam muito próximos dos resultados colhidos na literatura, inclusive nos pontos de velocidade

e ficam muito próximos dos resultados colhidos na literatura, inclusive nos pontos de velocidade 74 (a) Linhas de corrente coloridas com o módulo da ve- (b) Iso-superficie Q = 300 colorida com o módulo da locidade V velocidade V Figura 5.25 Dinâmica do escoamento para Re = 10000. em x = 0, 5 m, e

Leia mais

RESUMO MECFLU P2. 1. EQUAÇÃO DE BERNOULLI Estudo das propriedades de um escoamento ao longo de uma linha de corrente.

RESUMO MECFLU P2. 1. EQUAÇÃO DE BERNOULLI Estudo das propriedades de um escoamento ao longo de uma linha de corrente. RESUMO MECFLU P2 1. EQUAÇÃO DE BERNOULLI Estudo das propriedades de um escoamento ao longo de uma linha de corrente. Hipóteses Fluido invíscido (viscosidade nula) não ocorre perda de energia. Fluido incompressível

Leia mais

Mecânica dos Fluidos I

Mecânica dos Fluidos I Mecânica dos Fluidos I Aula prática 5 (Semana de 19 a 23 de Outubro de 2009) EXERCÍCIO 1 Um reservatório de água, A, cuja superfície livre é mantida a 2 10 5 Pa acima da pressão atmosférica, descarrega

Leia mais

5 Exemplos Numéricos do Caso Linear

5 Exemplos Numéricos do Caso Linear 56 5 Exemplos Numéricos do Caso Linear Neste capítulo apresenta-se uma série de exemplos numéricos como parte de um estudo paramétrico para avaliar e validar a exatidão do método aproximado perante a solução

Leia mais

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO. Prof.

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO. Prof. CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO Prof. Bruno Farias Introdução Neste capítulo vamos aprender: Como descrever a rotação

Leia mais

Mecânica Geral 2016/17

Mecânica Geral 2016/17 Mecânica Geral 2016/17 MEFT Responsável: Eduardo V. Castro Departamento de Física, Instituto Superior Técnico Corpo Rígido B (Vectores velocidade angular e momento angular e movimento giroscópico.) 1.

Leia mais

5 Análise dos Resultados

5 Análise dos Resultados 5 Análise dos Resultados Neste capítulo é apresentada a análise dos resultados obtidos mediante o uso do código computacional existente, levando-se em conta as modificações que foram feitas. Nesta análise

Leia mais

O MÉTODO DOS PAINÉIS COM DISTRIBUIÇÃO DE VÓRTICES

O MÉTODO DOS PAINÉIS COM DISTRIBUIÇÃO DE VÓRTICES O MÉTODO DOS PAINÉIS COM DISTRIBUIÇÃO DE VÓRTICES Felipe Bezerra de Lima Lopes felipe.bllopes@gmail.com Resumo. Este artigo consiste em descrever a implementação do método dos painéis com o objetivo de

Leia mais

ESTUDO DA TRANSIÇÃO ENTRE ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO EM TUBO CAPILAR

ESTUDO DA TRANSIÇÃO ENTRE ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO EM TUBO CAPILAR ESTUDO DA TRANSIÇÃO ENTRE ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO EM TUBO CAPILAR M. H. MARTINS 1, A. KNESEBECK 1 1 Universidade Federal do Paraná, Departamento de Engenharia Química E-mail para contato: marcellohmartins@gmail.com

Leia mais

Análise de turbinas de eixo horizontal com o modelo da linha sustentadora

Análise de turbinas de eixo horizontal com o modelo da linha sustentadora Análise de turbinas de eixo horizontal com o modelo da linha sustentadora Daniela Brito Melo Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica Orientadores: Prof. José Alberto Caiado Falcão

Leia mais

Departamento de Engenharia Mecânica. ENG 1011: Fenômenos de Transporte I

Departamento de Engenharia Mecânica. ENG 1011: Fenômenos de Transporte I Departamento de Engenharia Mecânica ENG 1011: Fenômenos de Transporte I Aula 9: Formulação diferencial Exercícios 3 sobre instalações hidráulicas; Classificação dos escoamentos (Formulação integral e diferencial,

Leia mais

6 Análise Dinâmica. 6.1 Modelagem computacional

6 Análise Dinâmica. 6.1 Modelagem computacional 6 Análise Dinâmica O presente capítulo apresenta um estudo do comportamento dinâmico da coluna de aço estaiada, abrangendo análises modais para determinação da freqüência natural, com e sem protensão [32]

Leia mais

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO. Prof.

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO. Prof. CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO Prof. Bruno Farias Introdução Neste capítulo vamos aprender: Como descrever a rotação

Leia mais

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 12 Empenagem, Polar de Arrasto e Aerodinâmica de Biplanos

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 12 Empenagem, Polar de Arrasto e Aerodinâmica de Biplanos Introdução ao Projeto de Aeronaves Aula 12 Empenagem, Polar de Arrasto e Aerodinâmica de Biplanos Tópicos Abordados Aerodinâmica da Empenagem. Polar de Arrasto da Aeronave. Considerações sobre a Aerodinâmica

Leia mais

Mecânica dos Fluidos I

Mecânica dos Fluidos I Mecânica dos Fluidos I Aula prática 6 (Semana de 26 a 30 de Outubro de 2009) EXERCÍCIO 1 Um jacto de ar, escoando-se na atmosfera, incide perpendicularmente a uma placa e é deflectido na direcção tangencial

Leia mais

2 a experiência Sustentação em um aerofólio

2 a experiência Sustentação em um aerofólio 2 a experiência Sustentação em um aerofólio 1) Introdução A explicação relativa à forma como um aerofólio gera sustentação tem sido motivo de polêmica ao longo dos últimos anos. Devido à complexidade matemática

Leia mais

Fundamentos da Mecânica dos Fluidos

Fundamentos da Mecânica dos Fluidos Fundamentos da Mecânica dos Fluidos 1 - Introdução 1.1. Algumas Características dos Fluidos 1.2. Dimensões, Homogeneidade Dimensional e Unidades 1.2.1. Sistemas de Unidades 1.3. Análise do Comportamentos

Leia mais

2 Formulação Matemática e Modelagem Computacional

2 Formulação Matemática e Modelagem Computacional 2 Formulação Matemática e Modelagem Computacional 2.1. Formulação Matemática A análise do escoamento através de tubos capilares foi desenvolvida utilizando-se o código CFD que vem sendo desenvolvido e

Leia mais

EXPERIMENTO 10: MEDIDAS DA COMPONENTE HORIZONTAL DO CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

EXPERIMENTO 10: MEDIDAS DA COMPONENTE HORIZONTAL DO CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE EXPERIMENTO 10: MEDIDAS DA COMPONENTE HORIZONTAL DO CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE 10.1 OBJETIVOS Determinar o valor da componente horizontal da indução magnética terrestre local. 10.2 INTRODUÇÃO Num dado lugar

Leia mais

Física I Prova 2 20/02/2016

Física I Prova 2 20/02/2016 Física I Prova 2 20/02/2016 NOME MATRÍCULA TURMA PROF. Lembrete: A prova consta de 3 questões discursivas (que deverão ter respostas justificadas, desenvolvidas e demonstradas matematicamente) e 10 questões

Leia mais

Capítulo 4 - Derivadas

Capítulo 4 - Derivadas Capítulo 4 - Derivadas 1. Problemas Relacionados com Derivadas Problema I: Coeficiente Angular de Reta tangente. Problema II: Taxas de variação. Problema I) Coeficiente Angular de Reta tangente I.1) Inclinação

Leia mais

Sempre que há movimento relativo entre um corpo sólido e fluido, o sólido sofre a ação de uma força devido a ação do fluido.

Sempre que há movimento relativo entre um corpo sólido e fluido, o sólido sofre a ação de uma força devido a ação do fluido. V ESCOAMENTO F AO REOR E CORPOS SUBMERSOS F F F S F Sempre que há movimento relativo entre um corpo sólido e fluido, o sólido sofre a ação de uma força devido a ação do fluido. é a força total que possui

Leia mais

Problema 1 (só exame) Problema 2 (só exame) Problema 3 (teste e exame)

Problema 1 (só exame) Problema 2 (só exame) Problema 3 (teste e exame) º Teste: Problemas 3, 4 e 5. Exame: Problemas,, 3, 4 e 5. Duração do teste: :3h; Duração do exame: :3h Leia o enunciado com atenção. Justifique todas as respostas. Identifique e numere todas as folhas

Leia mais

Geostrofia: Condições Barotrópicas e Baroclínicas

Geostrofia: Condições Barotrópicas e Baroclínicas Geostrofia: Condições Barotrópicas e Baroclínicas Em um fluido onde a densidade é função somente da pressão, as superfícies de igual densidade (isopicnais) são paralelas às superfícies de igual pressão

Leia mais

6 Conclusões e Sugestões

6 Conclusões e Sugestões 6 Conclusões e Sugestões 6.1. Conclusões Este trabalho permitiu a modelagem e a avaliação do processo de corte em rocha bidimensional, através de um modelo numérico baseado no método dos elementos discretos.

Leia mais

Figura 9.1: Corpo que pode ser simplificado pelo estado plano de tensões (a), estado de tensões no interior do corpo (b).

Figura 9.1: Corpo que pode ser simplificado pelo estado plano de tensões (a), estado de tensões no interior do corpo (b). 9 ESTADO PLANO DE TENSÕES E DEFORMAÇÕES As tensões e deformações em um ponto, no interior de um corpo no espaço tridimensional referenciado por um sistema cartesiano de coordenadas, consistem de três componentes

Leia mais

Notas de aula resumo de mecânica. Prof. Robinson RESUMO DE MECÂNICA

Notas de aula resumo de mecânica. Prof. Robinson RESUMO DE MECÂNICA RESUMO DE MECÂNICA Ano 2014 1 1. DINÂMICA DE UMA PARTÍCULA 1.1. O referencial inercial. O referencial inercial é um sistema de referência que está em repouso ou movimento retilíneo uniforme ao espaço absoluto.

Leia mais

Questionário de Física IV

Questionário de Física IV Questionário de Física IV LEFT-LEA-LMAC-LCI 2 Semestre 2002/2003 Amaro Rica da Silva, Teresa Peña Alfredo B. Henriques Profs. Dep.Física - IST Questão 1 Na figura junta representam-se as linhas de campo

Leia mais

Universidade de São Paulo Instituto de Física Laboratório Didático

Universidade de São Paulo Instituto de Física Laboratório Didático Universidade de São Paulo Instituto de Física Laboratório Didático MOVIMENTO DE ELÉTRONS EM CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS E DETERMINAÇÃO DA RAZÃO CARGA/MASSA DO ELÉTRON Guia de estudos 1. Objetivos Estudar

Leia mais

AA-220 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA

AA-220 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA AA-220 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA Aerofólio fino em regime incompressível não estacionário (baseado nas Notas de Aula do Prof Donizeti de Andrade) Prof. Roberto GIL Email: gil@ita.br Ramal: 6482 1 Relembrando

Leia mais

Transferência de Calor

Transferência de Calor Transferência de Calor Escoamento Sobre uma Placa Plana Filipe Fernandes de Paula filipe.paula@engenharia.ufjf.br Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica Faculdade de Engenharia Universidade

Leia mais

Bacharelado Engenharia Civil

Bacharelado Engenharia Civil Bacharelado Engenharia Civil Física Geral e Experimental I Prof.a: Érica Muniz 1 Período Lançamentos Movimento Circular Uniforme Movimento de Projéteis Vamos considerar a seguir, um caso especial de movimento

Leia mais

Introdução Equações médias da turbulência Estrutura turbulenta de cisalhamento Transporte de energia cinética turbulenta. Turbulência. J. L.

Introdução Equações médias da turbulência Estrutura turbulenta de cisalhamento Transporte de energia cinética turbulenta. Turbulência. J. L. Turbulência J. L. Baliño Escola Politécnica - Universidade de São Paulo Apostila de aula 2017, v. 1 Turbulência 1 / 29 Sumário 1 Introdução 2 Equações médias da turbulência 3 Estrutura turbulenta de cisalhamento

Leia mais

Mecânica I (FIS-14) Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá Sala 2602A-1 Ramal 5785

Mecânica I (FIS-14) Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá Sala 2602A-1 Ramal 5785 Mecânica I (FIS-14) Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá Sala 2602A-1 Ramal 5785 rrpela@ita.br www.ief.ita.br/~rrpela 5.5 Torque e Momento Angular Relação entre torque (momento) da força resultante e momento

Leia mais

DINÂMICA DO OCEANO NAS REGIÕES COSTEIRAS

DINÂMICA DO OCEANO NAS REGIÕES COSTEIRAS DINÂMICA DO OCEANO NAS REGIÕES COSTEIRAS INFLUÊNCIA DO VENTO NA CIRCULAÇÃO COSTEIRA A Tensão do Vento é a força de atrito, por unidade de área, causada pela acção do vento na superfície do mar, paralelamente

Leia mais

RESISTÊNCIA E PROPULSÃO Engenharia e Arquitectura Naval Exame de 1ª Época 6/Janeiro/2005 Duração: 3 horas

RESISTÊNCIA E PROPULSÃO Engenharia e Arquitectura Naval Exame de 1ª Época 6/Janeiro/2005 Duração: 3 horas RESISTÊNCIA E PROPULSÃO Engenharia e Arquitectura Naval Exame de 1ª Época 6/Janeiro/005 Duração: 3 horas 1. Considere o corpo cilíndrico com secção elíptica de comprimento L = 7 m, altura B = 3 m e espessura

Leia mais