MECÂNICA DOS FLUIDOS I

ENGENHARIA MECÂNICAENGENHARIA E ARQUITECTURA NAVAL

Ano: 2012/2013. Primeiro Semestre

MFI 2012- Aula 1 1

Ano: 2012/2013. Primeiro Semestre

Docentes: José A.C. Falcão de Campos, António SarmentoJosé Maria André

Carlos Silva

MECÂNICA DOS FLUIDOS IÂmbito da Mecânica dos Fluidos

• Física

• Matemática Aplicada

• Engenharia

– Civil

– Mecânica

MFI 2012 - Aula 1 2

– Mecânica

– Química

– Naval

– Aeronáutica

• Mecânica dos Fluidos Astrofísica

• Mecânica dos Fluidos Geofísica

• Mecânica dos Fluidos Biológica

• Mecânica dos Fluidos Fisiológica

MECÂNICA DOS FLUIDOS IUma nota histórica sobre Mecânica dos Fluidos

• No final do século XIX

– Hidrodinâmica

– Hidráulica

• Na primeira metade do século XX

MFI 2012 - Aula 1 3

• Na primeira metade do século XX

– Advento da Aerodinâmica

– Interacção entre Ciência e Tecnologia

• Na segunda metade do século XX

– Enorme expansão das diferentes especialidades

– O advento da Mecânica dos Fluidos Computacional

– O enorme impacto em Tecnologia e Engenharia

MECÂNICA DOS FLUIDOS IENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA E ARQUITECTURA NAVAL

Ano: 2012/2013. Primeiro SemestrePROGRAMA (1)

– Introdução

– Conceito de Fluido. Hipótese de meio contínuo. Propriedades termodinâmicas dos fluidos. Viscosidade. Forças que actuam no fluido. Forças mássicas e de superfície. Campo de tensões e conceito de pressão. Equilíbrio mecânico num fluido. Equação básica da estática dos fluidos. Aplicações.

– Cinemática dos fluidos

– Campo de velocidades. Descrição de Euler e de Lagrange. Linha de corrente, trajectória e linha de emissão. Aceleração de uma partícula de fluido. O conceito de derivada material.

MFI 2012 - Aula 1 4

emissão. Aceleração de uma partícula de fluido. O conceito de derivada material.

– Equações do movimento de um fluido

– Equação de transporte de uma variável geral. Teorema de transporte de Reynolds. Equações fundamentais de conservação de massa e quantidade de movimento: Forma integral e diferencial. A expressão do tensor das tensões. Fluidos newtonianos. A equação de Navier Stokes. Condições de fronteira. A equação da energia. Dissipação. Equações para um fluido perfeito. Equação de Euler. Condições de fronteira. A equação de Bernoulli. Aplicações da forma integral das equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia.

– Escoamento incompressível de um fluido viscoso.

– Soluções analíticas das equações de Navier Stokes. Escoamento de Couette e de Poiseuille. Exemplos

MECÂNICA DOS FLUIDOS IENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA E ARQUITECTURA NAVAL

Ano: 2012/2013. Primeiro SemestrePROGRAMA (2)

– Análise Dimensional e Semelhança

– Adimensionalização das equações do movimento incompressível de um fluido. Números de Reynolds e de Froude. Teorema dos pi. Números adimensionais. Semelhança dinâmica e ensaios com modelos. Métodos de medição de pressão, velocidade e caudal.

– Escoamento incompressível de um fluido em tubos.

MFI 2012 - Aula 1 5

– Escoamento incompressível de um fluido em tubos.

– Regimes do escoamento. Regime laminar e turbulento. Equações do movimento. Perda de carga em regime laminar e turbulento. Coeficiente de atrito. Diagrama de Moody. Efeito da rugosidade. Distribuições de velocidade no escoamento em condutas. Lei da parede. Perdas de carga em sistemas de condutas. Aplicações.

– Escoamento Unidimensional Compressível.

– O conceito de compressibilidade. Velocidade do som. Número de Mach. Escoamento unidimensional isentrópico em condutas de secção variável. Ondas de choque normais. Escoamento adiabático e isotérmico com atrito em condutas de secção constante.

MECÂNICA DOS FLUIDOS IENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA E ARQUITECTURA NAVAL

Ano: 2012/2013. Primeiro Semestre BIBLIOGRAFIA

– - F.M. White, Fluid Mechanics, 5ª edição, McGraw-Hill, 2003;

– - L.A. Oliveira e A.G. Lopes, Mecânica dos Fluidos, 3ª Edição, Lidel, 2010;

MFI 2012 - Aula 1 6

– - R.H. Sabersky, A.J. Acosta, E.G. Hauptmann, E.M. Gates, Fluid Flow, 4ª edição, Prentice Hall, 1999.

– - Vasco de Brederode, Fundamentos de Aerodinâmica Incompressível, edição do autor, 1997;

– .

MECÂNICA DOS FLUIDOS IENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA E ARQUITECTURA NAVAL

Ano: 2012/2013. Primeiro SemestreTRABALHOS de LABORATÓRIO

1. Bomba de Injector:

15/10/12 a 26/10/12.

2. Jacto Livre:

MFI 2012 - Aula 1 7

2. Jacto Livre:

12/11/12 a 23/11/12.

MECÂNICA DOS FLUIDOS IENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA E ARQUITECTURA NAVAL

Ano: 2012/2013. Primeiro SemestreAVALIAÇÃO DE CONHECIMENTOS

– Avaliação Laboratorial

• Duas demonstrações, mini-teste feito individualmente, no final de cada demonstração. • Dispensa aos alunos com aprovação no ano anterior

– Avaliação por Provas Escritas• Esta avaliação será feita por testes ou exames.• No caso de avaliação por testes, os alunos terão que efectuar dois testes escritos. O primeiro

teste realizar-se-á em 31 de Outubro e o segundo teste será na mesma data que o exame de 1ª Época

• Serão considerados aprovados nesta modalidade, os alunos que não tiverem nota inferior a 8,0 valores em nenhum dos testes, e que tiverem média superior a 9,5 valores. A classificação

MFI 2012 - Aula 1 8

valores em nenhum dos testes, e que tiverem média superior a 9,5 valores. A classificação obtida será a média das notas dos testes.

• No caso de avaliação por exame, os alunos serão considerados aprovados se num dos exames tiverem uma nota superior a 9,5 valores. A classificação obtida será a nota do exame.

– Prova Oral• Só serão atribuídas notas finais superiores a 17 valores após prestação de prova oral. • Oral obrigatória por solicitação do corpo docente.

Nota Final• O cálculo da nota final, antes da eventual prova oral, é a seguinte média ponderada:

0,85*Aval._Provas_Escritas 0,15*Aval._LaboratorialNF = +