Mecânica dos Fluidos
Escoamentos
O que é escoamento?


Mudança de forma do fluido sob a
ação de um esforço tangencial;
Fluidez: capacidade de escoar,
característica dos fluidos;
Escoamento
Definição:
Processo de movimentação das
moléculas de um fluido, umas em
relação às outras e aos limites
impostos
Escoamentos

Os escoamentos são descritos por:


Parâmetros físicos
Pelo comportamento destes
parâmetros ao longo do espaço e do
tempo;
Definições Importantes
Trajetória
 Linha de Corrente
 Tubo de corrente
 Linha de emissão

Trajetória

Linha traçada por uma dada
partícula ao longo de seu
escoamento
z
Partícula no instante t3
Partícula no instante t2
Partícula no instante t1
X
y
Linha de Corrente


Linha que tangencia os vetores velocidade
de diversas partículas, umas após as
outras
Duas linhas de corrente não podem se
interceptar (o ponto teria duas
z
velocidades)
Partícula 2
no instante t
v2
Partícula 1
no instante t
v1
X
Partícula 3
no instante t
v3
y
Tubo de Corrente


No interior de um fluido
em escoamento existem
infinitas linhas de
corrente definidas por
suas partículas fluidas
A superfície constituída
pelas linhas de corrente
formada no interior do
fluido é denominada de
tubo de corrente ou veia
líquida
Linha de Emissão

Ponto de
Referência

Linha definida pela
sucessão de
partículas que
tenham passado
pelo mesmo ponto;
A pluma que se
desprende de uma
chaminé permite
visualizar de forma
grosseira uma linha
de emissão;
Classificação dos
Escoamentos

Classificação Geométrica;

Classificação quanto à variação no tempo

Classificação quanto ao movimento de rotação

Classificação quanto à trajetória (direção e
variação)
Classificação Geométrica
do Escoamento
Escoamento Tridimensional:
As grandezas que regem o escoamento variam
nas três dimensões.
Escoamento Bidimensional:
As grandezas do escoamento variam em duas
dimensões ou são tridimensionais com alguma
simetria.
Escoamento Unidimensional:
São aqueles que se verificam em função das
linhas de corrente (uma dimensão).

Classificação do Escoamento
quanto à variação no tempo

Permanente:
Todas as propriedades e grandezas
características do escoamento são constantes
no tempo;

Não Permanente:
Quando ao menos uma grandeza ou
propriedade do fluido muda no decorrer do
escoamento;
Classificação do Escoamento
quanto ao movimento de
rotação


Rotacional: A maioria das partículas
desloca-se animada de velocidade angular
em torno de seu centro de massa;
Irrotacional: As partículas se
movimentam sem exibir movimento de
rotação (na maioria das aplicações em
engenharia despreza-se a característica
rotacional dos escoamentos)
Classificação do Escoamento
quanto à variação da
trajetória


Uniforme:
Todos os pontos de uma mesma trajetória
possuem a mesma velocidade.
Variado:
Os pontos de uma mesma trajetória não
possuem a mesma velocidade.
Classificação do Escoamento
quanto à direção da
trajetória

Escoamento Laminar:
As partículas descrevem trajetórias
paralelas.
Escoamento
Turbulento:
As trajetórias são errantes e cuja previsão
é impossível;
Escoamento
de Transição:
Representa a passagem do escoamento
laminar para o turbulento ou vice-versa.
Experimento de Reynolds

Consiste na injeção de um corante líquido na
posição central de um escoamento de água
interno a um tubo circular de vidro
transparente

O comportamento do filete do corante ao
longo do escoamento no tubo define três
características distintas
Experimento de Reynolds
Experimento de Reynolds
1. Regime Laminar:



O corante não se mistura com o fluido,
permanecendo na forma de um filete no centro
do tubo;
O escoamento processa-se sem provocar
mistura transversal entre escoamento e o filete,
observável de forma macroscópica;
Como “não há mistura”, o escoamento aparenta
ocorrer como se lâminas de fluido deslizassem
umas sobre as outras;
Experimento de Reynolds
2. Regime de transição:

O filete apresenta alguma mistura com o fluido,
deixando de ser retilíneo sofrendo ondulações;

Essa situação ocorre para uma pequena gama
de velocidades e liga o regime laminar a outra
forma mais caótica de escoamento;

Foi considerado um estágio intermediário entre
o regime laminar e o turbulento;
Experimento de Reynolds
3. Regime turbulento:

O filete apresenta uma mistura transversal
intensa, com dissipação rápida;

São perceptíveis movimentos aleatórios no interior
da massa fluida que provocam o deslocamento de
moléculas entre as diferentes camadas do fluido
(perceptíveis macroscopicamente);

Há mistura intensa e movimentação desordenada;
Experimento de Reynolds
Experimento de Reynolds

Número de Reynolds (Re)

Para escoamentos em dutos cilíndricos
circulares, Reynolds determinou que há uma
relação entre o diâmetro (D), a velocidade
média (V) e a viscosidade cinemática (v)

O parâmetro estabelecido pela relação entre
estas três grandezas é o NÚMERO DE
REYNOLDS (Re):
Re = VD
v
Experimento de Reynolds

Número de Reynolds (Re)

Re < 2000
- Laminar

2000 < Re < 2300 - de Transição

Re > 2300
- Turbulento
Experimento de Reynolds

Ler o texto indicado antes da aula de
laboratório