Escoamentos exteriores Matéria: – Escoamento em torno de corpos não-fuselados. – Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin. – Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda. . 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST CD de diversos corpos 2D (White – Tabela 7.2) Meio tubo Meio Cilindro 1,2 1,2 Triângulos equiláteros 1,6 2,3 Placa transversal 1,7 Quadrado 2,0 2004 Mecânica dos Fluidos II 2,1 Prof. António Sarmento - DEM/IST 2,0 CD de diversos corpos 3D (White – Tabela 7.2) Copo Páraquedas Pessoa média 0,4 1,4 CDA=0,836m2 1,2 CDA=1,115m2 Disco Cubo 1,17 2004 Mecânica dos Fluidos II 1,07 Prof. António Sarmento - DEM/IST CD de corpos 2D e 3D Quanto maior a esteira maior CD Corpos 2D com formas semelhantes têm mais resistência que corpos 3D Corpos com arestas vivas têm CD pouco afectado pelo número de Reynolds. 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Esfera com rotação Para que lado roda a esfera? De que lado há menor pressão? Há forças transversais sobre a esfera? Como será a sua trajectória? À força transversal chama-se SUSTENTAÇÃO, à longitudinal RESISTÊNCIA 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamento em torno de perfis Sequências do MFM: Dynamics/Dependence of Forces on Re and Geometry/Lift and Drag forces Boundary Layer/Separation/Leading edge separation 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamento em torno de perfis Baixa curvatura das linhas de corrente –> gradientes de pressão adversos baixos: não há separação Resistência de atrito (ou viscosa) dominante e pequena Perfil simétrico com ângulo de incidência nulo (Re7000) 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamento em torno de perfis Curvatura das linhas de corrente elevada –> pressão mínima baixa –> gradientes de pressão adversos elevados: separação Resistência de forma dominante (e alta) Ângulo de ataque de 5º (Re7000) - mesmo perfil 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamento em torno de perfis Curvas aerodinâmicas de perfis: CL L D C D AU 2 2 AU 2 2 Entrada em perda – depende Re - Ângulo de ataque 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Definição de um perfil c – corda (une os bordos de ataque e fuga) t – espessura máxima (medida perpendicular à corda c) h – curvatura máxima (desvio máximo da linha central em relação à corda) t h c 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Coeficiente de sustentação CL para asa infinita e escoamento invíscido 2h tan c 1 - ângulo de ataque (escoamento) t CL 2 1 0,77 sin c t h c 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamentos exteriores Incluir: – Curvas de Cp em função de x para o intradorso e o extradorso – Efeitos 3D. – Resoluções problemas. . 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamentos exteriores Matéria: – Escoamento em torno de corpos não-fuselados. – Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin. – Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda. . 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Escoamentos exteriores Bibliografia: – White – Fluid Mechanics: Última parte cap. 7 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Problema 3 do 1º teste de 2007/8 Automóvel a gasolina em auto-estrada: – Distância percorrida: 10 km – Inclinação média: - 3% (descida) – Af (área da secção frontal do veículo) = 2,1 m2 – CD (coeficiente de resistência aerodinâmica) = 0,32 – Massa: 1250 kg – Rendimento global do sistema de propulsão =18% (energia útil nas rodas/PCI do combustível) – Poder calorífico inferior do combustível: 32 MJ/litro Desprezando a resistência de rolamento e para um dia sem vento, sabendo que o automóvel se desloca a 120 km/h, calcule: – A potência nas rodas do automóvel; – O consumo total de combustível para completar a viagem de 10 km. Num dia com vento desfavorável (de frente) de 20 km/ h em que a viagem é realizada a 120 km/h calcule: – c) O aumento percentual de consumo relativamente à situação sem vento. 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST Problema Um avião pesa 180 kN e tem uma área de asa de 160 m2 e uma corda média de 4 m. Se o avião se deslocar a 250 milhas/h a uma altitude de 3000 m numa atmosfera standard, qual a potência propulsora necessária para vencer a resistência aerodinâmica das asas? As propriedades do perfil aerodinâmico da asa. Que distância máxima pode percorrer sem motor? 2004 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST
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