Aula 09 - Escoamento Laminar e Turbulento.pdf

Notas de Aula

1. Mecânica dos Fluidos
Fenômenos de Transporte
Aula 09 –Escoamento Laminar e Turbulento
Prof.: Dalmedson G. R. Freitas Filho
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2. Escoamento laminar
•Ocorre quando as partículas de um fluido movem-
se ao longo de trajetórias bem definidas,
apresentando lâminas ou camadas (daí o nome
laminar) cada uma delas preservando sua
característica no meio.
•No escoamento laminar a viscosidade age no fluido
no sentido de amortecer a tendência de
surgimento da turbulência.
•Este escoamento ocorre geralmente a baixas
velocidades e em fluídos que apresentem grande
viscosidade.

3. Escoamento laminar

4. Escoamento turbulento
•Ocorre quando as partículas de um fluido não movem-se ao longo de
trajetórias bem definidas, ou seja as partículas descrevem trajetórias
irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência
de quantidade de movimento entre regiões de massa líquida.
•Este escoamento é comum na água, cuja a viscosidade é
relativamente baixa.

5. Escoamento turbulento

6. Escoamento turbulento

7. Número de Reynolds
•OnúmerodeReynolds(R
e)éumnúmeroadimensionalusadoem
mecânicadosfluídosparaocálculodoregimedeescoamentode
determinadofluidodentrodeumtuboousobreumasuperfície.
•Éutilizado,porexemplo,emprojetosdetubulaçõesindustriaiseasas
deaviões.
•OseunomevemdeOsborneReynolds,umfísicoeengenheiro
irlandês.
•Oseusignificadofísicoéumquocienteentreasforçasdeinérciaeas
forçasdeviscosidade.

8. Número de Reynolds
•Escoamentos internos (em dutos)
•R
e < 2000 →escoamento laminar
•2000 < R
e < 2400 →escoamento de transição
•R
e > 2400 →escoamento turbulento
??????
??????=
??????∙??????∙??????
??????

9. Número de Reynolds
•Escoamentos externos
•R
e < 5x10
5
→escoamento laminar
•R
e > 5x10
5
→escoamento turbulento
•Na equação acima, c representa o comprimento característico do
problema.
??????
??????=
??????∙??????∙??????
??????

10. Número de Reynolds
•Escoamentosexternos
•AdeterminaçãodonúmerodeReynoldsrepresentaumfatormuito
importanteparaaescolhaeanáliseadequadadascaracterísticas
aerodinâmicasdeumperfilaerodinâmico,poisaeficiênciadeum
perfilemgerarsustentaçãoearrastoestáintimamenterelacionada
aonúmerodeReynoldsobtido.
•Geralmentenoestudodoescoamentosobreasasdeaviõesofluxose
tornaturbulentoparanúmerosdeReynoldsdaordemde1x10
7
,
sendoqueabaixodessevalorgeralmenteofluxoélaminar.

11. Número de Reynolds
•AimportânciafundamentaldonúmerodeReynoldséapossibilidade
deseavaliaraestabilidadedofluxopodendoobterumaindicaçãose
oescoamentofluideformalaminarouturbulenta.
•OnúmerodeReynoldsconstituiabasedocomportamentode
sistemasreais,pelousodemodelosreduzidos.
•Umexemplocomuméotúnelaerodinâmicoondesemedemforças
destanaturezaemmodelosdeasasdeaviões.
•Pode-sedizerquedoissistemassãodinamicamentesemelhantesseo
númerodeReynolds,foromesmoparaambos.

12. Número de Reynolds
•Exercício 1:
CalcularonúmerodeReynoldseidentificarseo
escoamentoélaminarouturbulentosabendo-sequeem
umatubulaçãocomdiâmetrode4cmescoaáguacomuma
velocidadede0,05m/s.

13. Número de Reynolds
•Exercício 2:
Determine o número de Reynolds para uma aeronave em escala
reduzida sabendo-se que a velocidade de deslocamento é 16 m/s para
um voo realizado em condições de atmosfera padrão ao nível do mar (ρ
= 1,225 kg/m³). Considere que a corda da asa é 0,35 m e μ =
1,7894x10-5 kg/ms.

14. Número de Reynolds
•Exercício 3:
Um determinado líquido, com massa específica de 1200 kg/m³,
escoa por uma tubulação de diâmetro 3 cm com uma velocidade de
0,1m/s, sabendo-se que o número de Reynolds é 9544,35. Determine
qual é a viscosidade dinâmica do líquido.

15. Número de Reynolds
•Exercício 4:
Acetonaescoaporumatubulaçãoemregimelaminarcomum
númerodeReynoldsde1800.Determineamáximavelocidadedo
escoamentopermissívelemumtubocom2cmdediâmetrodeforma
queessenúmerodeReynoldsnãosejaultrapassado.

16. Número de Reynolds
•Exercício 5:
Benzenoescoaporumatubulaçãoemregimeturbulentocom
umnúmerodeReynoldsde5000.Determineodiâmetrodotuboem
mmsabendo-sequeavelocidadedoescoamentoéde0,2m/s.