Mecânica dos Fluidos.
Aulas Cap. 4
Aula Passada: Exercício
Regimes de Escoamento: Escoamento Laminar e Turbulento
• Para definir esses dois tipos de escoamento, recorrese a experiência de Reynolds que demonstrou a sua
existência.
• A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a
existência de dois tipos de escoamento: o escoamento
laminar e o escoamento turbulento.
• O experimento teve como objetivo a visualização do
padrão de escoamento de água através de um tubo de
vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante).
Regime de Escoamento:
• Experimento de Reynolds:
Regime de Escoamento: LAMINAR
• Para pequenas vazões o líquido corante forma um filete contínuo
paralelo ao eixo do tubo.
• As partículas viajam sem agitações transversais, mantendo-se em
lâminas concêntricas entre as quais não há troca macroscópica de
partículas.
Regime de Escoamento: Turbulento
Vazões crescentes induzem oscilações que são amplificadas à medida que o
aumento vai ocorrendo, culminando no completo desaparecimento do filete,
ou seja, uma mistura completa no interior do tubo de vidro do líquido corante,
indicando uma diluição total.
As partículas apresentam velocidades transversais importantes, já que o
filete desaparece pela diluição de suas partículas no volume de água.
Regime de Escoamento:
As principais características dos escoamentos são:
a) Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em
camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo
somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência
para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de
cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes
do fluido.
b) Escoamento turbulento é aquele no qual as partículas apresentam movimento
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•
•
•
caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais
ao movimento geral do conjunto ao fluido. O escoamento turbulento apresenta
também as seguintes características importantes:
Irregularidade
Difusividade
Altos números de Reynolds
Flutuações tridimensionais (vorticidade)
Dissipação de energia
Regimes de Escoamento: Escoamento Laminar e Turbulento
• Regime Laminar: a trajetória da partícula é bem definida. As partículas se
deslocam em lâminas individualizadas, sem troca de massa entre elas.
• Regime Turbulento: as partículas se deslocam desordenadamente. A
velocidade apresenta componentes transversais ao movimento do fluido.
• Regime de Transição: instável
Regime de Escoamento: Número de Reynolds
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Unidades no SI:
ρ: massa específica (kg/m3);
v: velocidade (m/s);
D: diâmetro do tubo (m);
μ: viscosidade dinâmica (N.s/m2);
υ: viscosidade cinemática (m2/s).
Regime de Escoamento: Exemplo
Exercícios:
Equação da Energia – Equação de Bernoulli
Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:
Equação da Energia – Equação de Bernoulli
• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:
H : Energia Mecânica Total ou Carga Total
z : Carga Potencial;
P
: Carga de Pressão;
γ
v
2
2g
: CargaCinética
Hz 
P
γ

v
2
2g
Equação da Energia – Equação de Bernoulli
• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:
Equação de Bernoulli– Hipóteses:
Equação de Bernoulli: Fluido Ideal
H1  H 2
v12
P2 v 22
z1 

 z2 

 2g

2g
P1
Equação de Bernoulli: Fluido Ideal – Energia total é
constante no escoamento (Não há perda de Energia - carga)
Equação de Bernoulli: Exemplo
Equação de Bernoulli - Fluido Real: Ocorre perda de
energia (perda de carga) no escoamento.
• ∆H1-2 : Perda de Carga ( ou Hf1-2 )
• Equação de Bernoulli – fluido real:
H1 = H2 + Hf1-2
Equação de Bernoulli - Fluido Real: Energia Total não é
constante durante o escoamento (Ocorre Perda de Carga)
Exercícios:
Exercícios:
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