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
Escoamento em torno de corpos nãofuselados (Bluff bodies)



Sequências do MFM:
Dynamics/Dependence of forces on Re and geometry:
 Overview: Flow past objects
 Drag coefficients for different shapes
 Origin of drag for different shapes
 Drag forces on sport balls
 Tripping the boundary layer in spheres
BL/Separation:
 Flow over a truck
 Effect of vorex shedding in structures
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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
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2,1
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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
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1,07
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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.
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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
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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
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Escoamentos exteriores

Bibliografia:
– White – Fluid Mechanics: Última parte cap. 7
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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.
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Problema 3 do 1º teste de 2007/8
Resposta
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;
V=33,3 m/s
D=448 N
sen  = i = 0,03
P rodas = V (D - m g sen) = 2680,7 W
– O consumo total de combustível para completar a viagem de 10 km.
P motor = 2680,7/0,18 = 14892,5 W E motor = P motor L/V = 4,472 MJ
Consumo = 4,472/32 = 0,14 litros
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.
W = 5,56 m/s
D = ½ (V+W)2 Af CD = 609,9 N
P rodas = 8077,4 W
Aumento consumo = 201,3 %
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