A mecânica dos fluidos é a parte da física que estuda o efeito de forças em fluidos. Os fluidos em equilíbrio estático são estudados pela hidrostática, e os fluidos sujeitos a forças externas não nulas são estudados pela hidrodinâmica. A seguir veremos 06 exercícios resolvidos da famosa mecflu:
1- Considera-se que a potência N fornecida por uma bomba seja função da vazão volumétrica Q, da variação de pressão ∆P entre a entrada e a saída e da densidade do fluido p. Estabeleça uma relação adimensional entre estes parâmetros, de modo que um experimento possa ser realizado para determinar essa relação. Dica: Utilize a base MLT de dimensões primárias
Pi de Buckingham:
Passo 1, listar parâmetros:
Passo 2, dimensões primárias MLT:
Passo 3, quantidade de grupos :
k=4-3=1 grupo
Passo 4, parâmetros principais:
π=N=f(Q,∆P,ρ)
Passo 5, análise dimensional:
Passo 6, verificação dimensional:
Portanto, grupo final:
2 – “[…] chamamos de ‘perda de carga’ as perdas de energia de um escoamento na forma de energia por unidade de peso do fluido (ou seja, com dimensões de comprimento). no contexto das instalações hidráulicas. é comum estudar a perda de carga separando-as em dois grandes grupos”.
ORGEDA,R; YOSHI, C. M. H. Fenômenos de Transporte, Maringá-PR.; Unicesumar, 2020.
Figura 1 – Esquema de conexão entre os tanques
Água escoa da parte superior de um tanque para a base de outro tanque com vazão de 1,25 L/s. A tubulação que conecta os tanques é de ferro galvanizado e seção circular, contendo as singularidades apresentadas na Figura 1.
Dado a viscosidade cinemática da água nessa aplicação é de 1,308*10^-6 m²/s e g = 9,8m/s², determine a variação de altura entre os pontos z e z, considerando as perdas de carga distribuída e singular.
3 – Considere que você está testando modelos de mesmo tamanho mas em fluidos diferentes: água e ar. Para igualar os números de Reynolds qual escoamento requererá maior velocidade? Por quê? Considerando T= 20°C, quanto maior deve ser a velocidade?
Como a viscosidade cinemática de água é consideravelmente menor que que a do ar, portanto, para o mesmo valor de Reynolds, a velocidade da água também deverá ser aproximadamente 7,5% que a do ar, conforme:
4 – A força de arrasto sobre um objeto que se desloca a velocidades supersônicas varia com a velocidade, massa específica do ar e da área do objeto. Encontre um conjunto de grupos adimensionais para descrever este problema.
5 – Um fluido de massa específica ρ escoa permanentemente para cima entre duas placas planas, paralelas e verticais conforme figura. O escoamento é laminar. a) Simplifique as equações do balanço de massa e momento na forma diferencial indicando para cada termo a razão da anulação ou da permanência.b) Escreva as condições de contorno para a solução de tais equações, levando em consideração os eixos estipulados no diagrama e encontre a equação do perfil de velocidades
6 – Água a 20°C escoa de um reservatório aberto através de uma tubulação de ferro fundido com diâmero interno de 5cm e comprimento de 130 m com uma vazão de 0,0039 m³/s. Na linha existe uma válvula globo aberta. Qual a potência extraída pela turbina (eficiência de 70%)?
