Mecânica de Fluidos II: Escoamento Viscoso Incompressível, Esquemas de Cinética de Transformações de Fase

Baixe Mecânica de Fluidos II: Escoamento Viscoso Incompressível e outras Esquemas em PDF para Cinética de Transformações de Fase, somente na Docsity! Mecânica dos Fluidos II – 2009.2 – Dept. Eng. Mecânica – PUC/Rio – Prof. Angela O. Nieckele 1 ESCOAMENTO VISCOSO INCOMPRESSÍVEL • Escoamento viscoso pode se classificado em escoamento laminar ou turbulento. A diferença entre os dois está associada ao fato que no primeiro caso, temos transferência de quantidade de movimento a nível molecular e no segundo a nível macroscópico. 1 •A diferença no comportamento está associada com as forças que atuam no elemento de fluido. Quanto as forças viscosas dominam em relação as forças de inércia, o escoamento apresenta comportamento laminar. Quando as forças de inércia dominam, o escoamento se comporta como turbulento. O comportamento do escoamento depende se o escoamento é laminar ou turbulento O parâmetro que mede a razão entre as forças de inércia e viscosas é o número de Reynolds, Re definido como 2 onde: ρ é a massa específica, µ é a viscosidade absoluta. Vc e Lc correspondem a velocidade e dimensão característica do escoamento. µ ρ cc LVRe = ESCOAMENTO VISCOSO INCOMPRESSÍVEL equações de conservação Equação da Continuidade: 0=V r div 3 Equação de Navier – Stokes (propriedades constantes) Vpg tD VD rr r 2∇+∇−= µρρ Como os escoamento internos e externos apresentam características diferentes, é portanto conveniente estudá-los separadamente. ESCOAMENTOS EXTERNOS: em geral desejamos determinar as forças que atuam no corpo, isto é, força de arraste e sustentação. 4 Região afetada pela presença do corpo ⇓ CAMADA LIMITE Fora da camada limite, o escoamento não é afetado pela presença do corpo ⇒ forças viscosas não são importantes Quando o escoamento na camada limite é desacelerado devido a uma diferença de pressão, pode ocorrer uma reversão do escoamento e a camada limite separa-se da superfície do corpo, formando a esteira ESCOAMENTOS EXTERNOS A velocidade característica é a velocidade de aproximação do corpo U∞ A dimensão característica é o comprimento do corpo na direção do escoamento, L 5 µ ρ LURe ∞=O número de Reynolds que caracteriza a transição neste caso é Re ≤ 5 x 105 ⇒ laminar Re > 5 x 105 ⇒ turbulento ESCOAMENTOS INTERNOS: em geral desejamos buscar a relação entre vazão e queda de pressão. 6 • Em um escoamento interno, longe da região de entrada, observa-se que o escoamento não apresenta variações na sua própria direção, e a pressão varia linearmente ao longo do escoamento. O escoamento é considerado como hidro dinâmicamente desenvolvido. • O comportamento na região de entrada de uma tubulação apresenta o mesmo comportamento que o escoamento externo. Portanto, estudaremos escoamentos externos e depois aplicaremos os resultados obtidos para analisar a região de entrada de uma tubulação.