Avaliação

caros alunos,
Gostei do blog! Tem quase todo o conteúdo proposto, links, filmes, curiosidades. Achei vocês econômicos nas postagens, mas todos os membros do grupo tiveram postagens nos dois períodos e estas postagens eram complementares. Houve igualmente uma boa distribuição entre as postagens do primeiro e do segundo período. Parabéns.
Primeira avaliação: O assunto foi completado pós a data proposta, e todos tiveram postagens. Avaliação geral:9,0
Segunda avaliação: No período, os assuntos propostos foram bem apresentados. Gostei dos vídeos. Todos os membros colaboraram, mas faltou conteúdo no que tange a visualização dos escoamentos.
Avaliação geral:8,5

Técnicas de Visualização de Escoamentos

As técnicas de visualização de escoamentos são utilizadas para visualização das linhas de corrente de um escoamento, em torno de um objeto de estudo.

Existem inúmeras técnicas de visualização de escoamentos, sendo as mais tradicionais os tunéis de vento e os sistemas hidráulicos com injeção de corante, mas com certeza existem métodos mais complexos utilizando espelhos, lasers e outros princípios físicos.

Na atualidade a utilização dos computadores auxiliou no grande avanço da análise dos escoamento, pois através da simulação computacional de escoamentos, houve um grande salto na qualidade e rapidez destes dados de engenharia, sendo possível fazer diversas medições e análises em um único experimento, poupando tempo e reduzindo custos.

Conhecendo a dinâmica do escoamento do fluído por um objeto, encontra uma ampla aplicação na engenharia, principalmente na automobilistica e aviação, tornando os aviões e automóveis mais econômicos, velozes e confiáveis.

Ensaio de Reynolds - Escoamento laminar X Turbulento I



Ensaio de Reynolds - Escoamento laminar X Turbulento II



Simulação Computacional de Escoamentos - Camada limite



Simulação Computacional do Escoamento Ar num Avião



Tunel de Vento - Mercedes



Tunel de Vento - Polo (VW)

Análise dimensional e semelhança

 

 

Análise Dimensional e Semelhança

Análise dimensional é um meio para simplificação de um problema físico empregando a homogeneidade dimensional para reduzir o número das variáveis de análise.

A análise dimensional é particularmente útil para:

- Apresentar e interpretar dados experimentais;

- Resolver problemas difíceis de atacar com solução analítica;

- Estabelecer a importância relativa de um determinado fenômeno;

- Modelagem física.

Dimensões primárias

massa	M	[kg]
comprimento	L	[m]
tempo	T	[s]
temperatura	θ	[K]

Dimensões de grandezas derivadas

Geometria	Grandeza	Símbolo	Dimensão
	Área	A	L2
	Volume	V	L3
Cinemática	Velocidade	U	LT-1
	Velocidade Angular	ω	T-1
	Vazão	Q	L3T-1
	Fluxo de massa	m	MT-1
Dinâmica	Força	F	MLT-2
	Torque	T	ML2T-2
	Energia	E	ML2T-2
	Potência	P	ML2T-3
	Pressão	p	ML-1T-2
Propriedades Dos Fluido	Densidade	ρ	ML-3
	Viscosidade	μ	ML-1T-1
	Viscosidade Cinemática	ν	L2T-1
	Tensão superficial	σ	MT-2
	Condutividade Térmica	k	MLT-3θ
	Calor Específico	CP, CV	L2T-2θ-1

Semelhança

Problemas em Engenharia (principalmente na área de Térmica e Fluidos) dificilmente são resolvidos aplicando-se exclusivamente análise teórica. Portanto, utilizam-se com freqüência estudos experimentais.

Métodos analíticos nem sempre são satisfatórios:

- Limitações devido às simplificações necessárias para resolver as equações;

- Análise detalhada com grande complexidade/custo;

Muito do trabalho experimental é feito com o próprio equipamento ou com réplicas exatas. Porém, a maior parte das aplicações em Engenharia é realizada utilizando-se modelos em escala.

No entanto, sem planejamento e organização, os procedimentos experimentais podem:

- Consumir muito tempo;

- Não ter objetividade;

-         Custarem muito.

Utilização de modelos em escala

Vantagens econômicas (tempo e dinheiro);

- Podem-se utilizar fluidos diferentes dos fluidos de trabalho;

- Os resultados podem ser extrapolados;

- Podem-se utilizar modelos reduzidos ou expandidos (dependendo da conveniência);

As comparações são realizadas entre o PROTÓTIPO (avião, navio) em escala real e o MODELO em escala reduzida ou aumentada.

Comparação entre Protótipo e Modelo

Para ser possível esta comparação e conseqüente a utilização dos resultados do modelo ao protótipo é indispensável que os conjuntos de condições sejam FISICAMENTE SEMELHANTES.

O termo SEMELHANÇA FÍSICA é um termo geral que envolve uma variedade de tipos de semelhança.

 Semelhança Geométrica

Semelhança Cinemática

       Semelhança Dinâmica

Semelhança Geométrica

Semelhança de forma. A propriedade característica dos sistemas geometricamente semelhantes (modelo e protótipo) é que a razão entre qualquer comprimento no modelo e o seu comprimento correspondente no protótipo é uma constante. Esta razão é conhecida como FATOR DE ESCALA.

A semelhança geométrica é o requisito mais óbvio para que um modelo possa corresponder a um dado protótipo.

Nem sempre é fácil obter a semelhança geométrica perfeita. Deve-se lembrar que não só a forma global do modelo tem que ser semelhante à do protótipo, como também a rugosidade das superfícies deveria ser geometricamente semelhantes.

Semelhança Geométrica

Muitas vezes, a rugosidade de um modelo em escala reduzida não pode ser obtida de acordo com o fator de escala – problema de construção/de material/de acabamento das superfícies do modelo.

Exemplo: Estudo do movimento dos sedimentos nos rios. Um modelo em escala pode exigir o uso de um pó excessivamente fino para representar o sedimento.

No caso de protótipos muito grandes, o recurso de modelos distorcidos (fator de escala diferentes entre os comprimentos na horizontal e na vertical) é inevitável.

Semelhança Cinemática

Semelhança cinemática é a semelhança do movimento, o que implica necessariamente semelhança de comprimentos (semelhança geométrica) e semelhança de intervalos de tempo.

Exemplo de semelhança cinemática: Planetário.

O firmamento é reproduzido de acordo com um certo fator de escala de comprimento e, ao copiar os movimentos dos planetas, utiliza-se uma razão fixa de intervalos de tempo e, portanto, de velocidades e acelerações.                 

Escoamentos que possuem semelhança cinemática, os padrões formados pelas linhas de corrente são geometricamente semelhantes.

Uma vez que as fronteiras do escoamento correspondem a linhas de correntes, só é possível obter escoamentos semelhantes, do ponto de vista cinemático, em fronteiras geometricamente semelhantes.

No entanto, esta condição não é suficiente para assegurar a semelhança geométrica dos padrões das linhas de corrente a uma distância significativa das fronteiras.

A semelhança geométrica nas fronteiras é uma condição necessária, mas não suficiente para haver semelhança cinemática dos escoamentos.

Semelhança Dinâmica

Semelhança Dinâmica é a semelhança das forças. Dois sistemas são dinamicamente semelhantes quando os valores absolutos das forças, em pontos equivalentes dos dois sistemas, estão numa razão fixa.

As forças que determinam o comportamento dos fluidos têm várias origens:

1. Forças devidas às diferenças de pressão;

»DpL²

2. Forças resultantes da ação da viscosidade;

»mUL

3. Forças devido à tensão superficial;

»sL

4. Forças elásticas;

»KL²

5. Forças de inércia.

»rL²U²

6. Forças devido à atração gravitacional

»rL³g

Grupos Adimensionais

Grupo Adimensional	Nome	Razão das forças representadas	Símbolo habitual
ULr m	Número de Reynolds	Força de Inércia Força Viscosa	Re
U   _ (Lg)1/2	Número de Froude	Força de Inércia Força da Gravidade	Fr
U(Lr)1/2 (s)	Número de Weber	Força de Inércia Força de tensão Superficial	We
U   _ c	Número de Mach	Força de Inércia Força elástica	M