Uma placa plana lisa tem comprimento total
. A placa deve ser testada em ar com velocidade
. A temperatura do ar é
e a pressão igual à atmosférica (pergunta bônus: 2 pontos) . Determine:
a) A espessura da camada limite no final da placa
b) O coeficiente adimensional de arrasto Cf (médio)
c) A força de arrasto na superfície superior da placa (arrasto viscoso) se a largura da placa é 2 m
d) O coeficiente de transferência de calor por convecção se a superfície da placa está a uma temperatura constante de
a) A espessura da camada limite no final da placa
b) O coeficiente adimensional de arrasto Cf (médio)
c) A força de arrasto na superfície superior da placa (arrasto viscoso) se a largura da placa é 2 m
d) O coeficiente de transferência de calor por convecção se a superfície da placa está a uma temperatura constante de
Passo 1
Temos uma placa plana lisa de comprimento
submetida a um escoamento de ar a
,
e pressão atmosférica. O objetivo é usar a teoria da camada limite laminar de Blasius para obter:
– a espessura da camada limite em ,
– o coeficiente de atrito médio ,
– a força de arrasto viscoso sobre a face superior (largura ),
e, como bônus,
– o coeficiente de transferência de calor por convecção para a placa a , usando a analogia calor‐momentum.
– a espessura da camada limite em
– o coeficiente de atrito médio
– a força de arrasto viscoso sobre a face superior (largura
e, como bônus,
– o coeficiente de transferência de calor por convecção para a placa a
Passo 2
Precisamos das propriedades do ar a
e 1 atm:
densidade , viscosidade dinâmica
, logo a kinemática
densidade
Para calor, condutividade
e número de Prandtl
.
Passo 3
Calculemos o número de Reynolds na placa
Pela solução de Blasius para camada limite laminar, a espessura em
é
Passo 4
O coeficiente de atrito local é
e o coeficiente médio sobre
resulta em
Passo 5
A força de arrasto viscoso na face superior (área
) é
Passo 6
Para o calor usamos a analogia calor‐momentum de Pohlhausen, em que o número médio de Nusselt é
Logo o coeficiente de convecção é
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)