02 - Na apresentação dos fundamentos da mecânica dos fluidos, vimos que existem diversos critérios (dependência em relação ao tempo, por exemplo) para se classificar um determinado escoamento.
a) Relacione estes critérios de classificação de escoamentos
b) Estabeleça claramente os tipos escoamento de acordo três destes critérios
a) Relacione estes critérios de classificação de escoamentos
b) Estabeleça claramente os tipos escoamento de acordo três destes critérios
Passo 1
O enunciado pede para relacionar os principais critérios usados em mecânica dos fluidos para classificar um escoamento (parte a) e, em seguida, escolher três desses critérios e definir claramente os tipos de escoamento conforme cada um deles (parte b). Vamos primeiro listar todos os critérios e depois detalhar três deles.
Passo 2
Os critérios de classificação de escoamentos incluem
– Dependência temporal: se as propriedades do escoamento variam ou não no tempo.
– Dependência espacial: se as propriedades são uniformes ou mudam de ponto a ponto no domínio.
– Compressibilidade do fluido: se a densidade se altera ou não com a pressão.
– Viscosidade: se os efeitos viscosos podem ou não ser desprezados.
– Regime de fluxo (número de Reynolds): laminar ou turbulento.
– Rotacionalidade: se existe vorticidade (fluxo rotacional) ou não (irrotacional).
– Dimensionalidade: unidimensional, bidimensional ou tridimensional.
– Natureza do fluido: Newtoniano ou não-Newtoniano.
– Fluxo interno versus externo.
– Dependência temporal: se as propriedades do escoamento variam ou não no tempo.
– Dependência espacial: se as propriedades são uniformes ou mudam de ponto a ponto no domínio.
– Compressibilidade do fluido: se a densidade se altera ou não com a pressão.
– Viscosidade: se os efeitos viscosos podem ou não ser desprezados.
– Regime de fluxo (número de Reynolds): laminar ou turbulento.
– Rotacionalidade: se existe vorticidade (fluxo rotacional) ou não (irrotacional).
– Dimensionalidade: unidimensional, bidimensional ou tridimensional.
– Natureza do fluido: Newtoniano ou não-Newtoniano.
– Fluxo interno versus externo.
Passo 3
Critério
– Dependência temporal
Se as grandezas (velocidade, pressão etc.) não mudam quando avançamos no tempo, o escoamento é dito estável (ou permanente). Caso contrário, é não-estacionário (ou transitório).
Escoamento estável (steady flow):
as propriedades em cada ponto são constantes no tempo.
Escoamento não-estacionário (unsteady flow):
as propriedades em cada ponto variam com o tempo.
Se as grandezas (velocidade, pressão etc.) não mudam quando avançamos no tempo, o escoamento é dito estável (ou permanente). Caso contrário, é não-estacionário (ou transitório).
as propriedades em cada ponto são constantes no tempo.
as propriedades em cada ponto variam com o tempo.
Passo 4
Critério
– Dependência espacial
Se em todo o domínio do escoamento as grandezas (velocidade, pressão etc.) têm o mesmo valor independentemente da posição, dizemos que o escoamento é uniforme. Quando essas magnitudes variam de ponto para ponto, chamamos de escoamento não-uniforme.
Escoamento uniforme (uniform flow):
propriedades independentes da posição.
Escoamento não-uniforme (non-uniform flow):
propriedades dependentes da posição.
Se em todo o domínio do escoamento as grandezas (velocidade, pressão etc.) têm o mesmo valor independentemente da posição, dizemos que o escoamento é uniforme. Quando essas magnitudes variam de ponto para ponto, chamamos de escoamento não-uniforme.
propriedades independentes da posição.
propriedades dependentes da posição.
Passo 5
Critério
– Compressibilidade
Quando a variação de pressão causa mudança apreciável na densidade do fluido, o escoamento é compressível. Se a densidade permanece praticamente constante, é considerado incompressível.
Escoamento incompressível (incompressible flow):
densidade constante, típico de líquidos e gases a baixas velocidades.
Escoamento compressível (compressible flow):
densidade variável, típico de gases em velocidades elevadas ou grandes variações de pressão.
Quando a variação de pressão causa mudança apreciável na densidade do fluido, o escoamento é compressível. Se a densidade permanece praticamente constante, é considerado incompressível.
densidade constante, típico de líquidos e gases a baixas velocidades.
densidade variável, típico de gases em velocidades elevadas ou grandes variações de pressão.
Resposta
a) Os critérios de classificação de escoamentos são: dependência temporal, dependência espacial, compressibilidade, viscosidade, regime de fluxo (laminar/turbulento), rotacionalidade, dimensionalidade, natureza do fluido (Newtoniano ou não) e fluxo interno versus externo.
b) Escolhendo três critérios:
– Dependência temporal: escoamento estável (steady) ou não-estacionário (unsteady).
– Dependência espacial: escoamento uniforme ou não-uniforme.
– Compressibilidade: escoamento incompressível ou compressível.
b) Escolhendo três critérios:
– Dependência temporal: escoamento estável (steady) ou não-estacionário (unsteady).
– Dependência espacial: escoamento uniforme ou não-uniforme.
– Compressibilidade: escoamento incompressível ou compressível.