Resumo do Programa da Disciplina
Cap. 1 Introdução
Noção de fluido. O fluido como meio contínuo. Dimensões e unidades. Propriedades
do campo de velocidades. Representações Lagrangiana e Euleriana. Propriedades
termodinâmicas dos fluidos (p, ρ, T, e, h, s, Cp, Cv) e propriedades secundárias (µ,
k). Propriedades mecânicas (ρ, v, γ
, p) e propriedades térmicas (T, e, h, Cv,Cp) dos
fluidos. Técnicas de análise de escoamentos. Integral/ volume de controle.
Diferenciais/ infinitesimais. Adimensionais/ experimentais. Exemplificação da
aplicação das técnicas de análise de escoamentos. Visualização de escoamentos.
Linhas de corrente ("streamlines"). Trajectórias ("pathlines", "streaklines" e
"timelines"). Exemplos.
Cap. 2 Estática dos Fluidos
Pressão e gradiente de pressão. Condições de equilíbrio dos fluidos. Equilíbrio
absoluto e relativo. Campo de pressões hidrostáticas. Pressão de sobrecarga.
Altura piezométrica. Carga hidrostática total. Princípio de Pascal. Lei Fundamental
da Hidrostática. Forma diferencial das equações de equilíbrio relativo: equação de
Euler. Análise das condições de integração. Potencial das forças mássicas.
Medição de pressões.
Cap. 3 Dinâmica dos Fluidos (Parte I - Análise Integral / Volume de Controle)
3.1 Equações fundamentais. Sistema. Volume de controle. Caudal mássico e
volúmico. Conservação de massa. Leis do movimento (Newton): quantidade de
movimento linear e angular. Primeira Lei da Termodinâmica (Conservação da
Energia). Segunda Lei da Termodinâmica. Lei da relação entre propriedades.
3.2 Aplicação das equações fundamentais a um volume de controle. Teorema de
Reynolds. Volumes de controle unidimensional, arbitrário, fixo, em movimento,
deformáveis.
3.3 Conservação da Massa. Caso particular: escoamento incompressível.
3.4 Leis do movimento. Quantidade de movimento linear e angular.
3.5 Equação da Energia.
3.6 Equação de Bernoulli. Aplicabilidade da equação de Bernoulli.
Ano lectivo 2001/2002
Pág. 1 / 7
Cap. 4 Dinâmica dos Fluidos (Parte II - Análise Diferencial / Infinitesimal)
4.1 Equação diferencial da Conservação da Massa. Equação da continuidade em
coordenadas cilíndricas. Casos especiais: escoamento permanente e compressível e
escoamento compressível.
4.2 Equações diferenciais das leis do movimento. Quantidade de movimento linear.
Casos particulares: escoamento invíscido (Equação de Euler) e fluido Newtoniano
(Navier-Stokes). Quantidade de movimento angular.
4.3 Equação diferencial da Energia.
4.4 Condições de fronteira das equações fundamentais.
Cap. 5 Introdução à Mecânica dos Fluidos Computacional
5.1 Significado das equações diferenciais. Variáveis. Sistemas de coordenadas.
5.2 Métodos numéricos. Método dos elementos finitos, das diferenças finitas e dos
elementos de fronteira.
5.3 Aplicação do método das diferenças finitas. Desenvolvimento em Série de
Taylor. Formulação de volume finito.
Cap. 6 Dinâmica dos Fluidos (Parte III - Análise Dimensional / Experimental)
6.1 Princípio da homogeneidade dimensional.
6.2 O teorema dos Pi de Buckingham.
6.3 Adimensionalização das equações fundamentais. Parâmetros adimensionais.
Números de Reynolds, Mach, Strouhal, coeficiente de sustentação, coeficiente de
resistência, coeficiente de atrito e coeficiente de pressão. Outros números
adimensionais e seu campo de aplicação.
Ano lectivo 2001/2002
Pág. 2 / 7
Cap. 7 Escoamentos em condutas
7.1 Escoamentos tipo camada limite unidimensional.
7.2 Escoamentos em condutas circulares. Aplicação da Equação da Energia.
Aplicação da Análise Dimensional. Diagrama de Moody. Perdas de carga
distribuídas e localizadas. Comprimento equivalente. Condutas ramificadas. Linha
de energia.
7.3 Escoamentos em condutas de secção não circular. Noção de raio hidráulico.
Cap. 8 Turbomáquinas
8.1 Variáveis características. Coeficientes adimensionais.
8.2 Trocas de energia. Rendimento.
8.3 Turbomáquinas abertas.
8.4 Curvas características de funcionamento. Novos coeficientes adimensionais.
Utilização das curvas características. Associação de máquinas. Perdas de energia
num escoamento. Máquinas padrão.
8.5 Modelos reduzidos.
8.6 Velocidade específica e definição da geometria.
8.7 Cavitação.
Ano lectivo 2001/2002
Pág. 3 / 7
Bibliografia Aconselhada
Textos Base
1. Barata, J.M.M., Mecânica dos Fluidos-Apontamentos, Universidade da Beira
Interior.
2. Barata, J.M.M., Mecânica dos Fluidos-Trabalhos de Laboratório, Universidade da
Beira Interior.
3. Barata, J.M.M., Mecânica dos Fluidos-Problemas, Universidade da Beira Interior.
Texto de Referência
1. White, F. M. Fluid Mechanics. McGraw-Hill Book Co.
Outros Textos
1. Tennekes,H. e Lumley,J.L. A First Course in Turbulence. MIT Press.
Além dos livros atrás referidos, existem muitos outros que cobrem as matérias consideradas
no programa da disciplina.
Ano lectivo 2001/2002
Pág. 4 / 7
Avaliação de Conhecimentos
A avaliação de conhecimentos baseia-se no exame final (individual) e um trabalho (em
grupo). A avaliação periódica poderá dispensar o aluno da avaliação final, caso ele assim o
decida.
1) Exame Final
O exame final consta de uma prova escrita. A classificação da prova escrita contribui
com 60% para a nota final e o relatório do trabalho com 40%.
A admissão ao exame final depende na obtenção de frequência de acordo com os
critérios abaixo indicados.
2) Avaliação Periódica
A avaliação periódica exige a inscrição nas aulas práticas (a efectuar junto do
Professor Responsável da disciplina até 30/9/1999) e baseia-se em:
a) 1 frequência a realizar em 16/1/2002 - 60%;
b) 1 trabalho de laboratório realizado em grupos de 4 alunos, cuja data limite de
entrega do relatório respectivo é 16/1/2002 - 40%.
c) O resultado final da avaliação periódica será:
- “NÃO ADMITIDO” se a classificação for ≤0 valores;
- “FREQUÊNCIA” se a classificação for >0 valores;
- quantitativa e igual à classificação obtida se esta for superior a 9,5 valores, dando
direito a dispensa do exame final.
Ano lectivo 2001/2002
Pág. 5 / 7
Trabalhos de Laboratório 2001/2002
I.
Visualização de Escoamentos num Túnel de Fumo
II.
Medição de Pressões com Tubos de Pitot
III.
Determinação do Coeficiente de Resistência de um Cilindro
IV.
Estudo Experimental das Características Aerodinâmicas de um Perfil Alar.
Ano lectivo 2001/2002
Pág. 6 / 7
Filmes 2001/2002
1. Flow Visualization
(31 min.)
2. Surface Tension in Fluid Mechanics
(29 min.)
3. Deformation of Continuous Media
(38 min.)
4. Pressure Fields and Fluid Acceleration (30 min.)
5. Eulerian and Lagrangian Descriptions in Fluid Mechanics (27 min.)
6. The Fluid Dynamics of Drag (119 min.)
7. Vorticity (44min.)
8. Turbulence
(29 min.)
9. Low Reynolds Number Flows
10. Boundary Layer Control
11. Secondary Flow
12. Flow Instabilities
(33 min.)
(25 min.)
(30 min.)
(27 min.)
13. Fundamentals of Boundary Layers
14. Rheological Behavior of Fluids
15. Rotating Flows
(29 min.)
16. Waves in Fluids
(33 min.)
17. Cavitation
(24 min.)
(22 min.)
(27 min.)
18. Stratified Flows
Ano lectivo 2001/2002
(26 min.)
Pág. 7 / 7