Universidade Federal Fluminense -...

Universidade Federal Fluminense

Aula 1 - Introdução

Disciplina: FENÔMENOS DE TRANSPORTE

TCE - Escola de Engenharia

Prof.: Gabriel Nascimento (Depto. de Eng. Agrícola e Meio Ambiente)

Elson Nascimento (Depto. de Eng. Civil)

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

• BIBLIOGRAFIA:

– WHITE, Frank. M. Mecânica dos Fluidos. 6ª ed. McGraw-Hill, 2010.

– FOX Robert W.; MCDONALD Alan T. Introdução à Mecânica dos Fluídos. 8ª ed. John Wiley and Sons, N.Y., Tradução: LTC, 2014.

– LIENHARD, John H. A Heat Transfer Textbook. 4ª ed. Cambridge, MA: Phlogiston Press, 2012. Disponível em: web.mit.edu/lienhard. Acesso em 10/05/2015.

– INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P., Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 7ª ed. LTC, 2014.

Mecânica dos fluidos

Transferência de calor e massa

FENTRAN – RESUMO DA EMENTA

• MECÂNICA DOS FLUIDOS

– Estática, cinemática e dinâmica dos fluidos

– Equações diferenciais e integrais

– Escoamento em tubos

• TRANSFERÊNCIA DE CALOR

– Regimes e formas de transferência• Condução, Convecção, Irradiação

– Camada Limite

• TRANSFERÊNCIA DE MASSA

– Difusão molecular, difusão turbulenta e advecção

• ANÁLISE DIMENSIONAL E SEMELHANÇA

MECÂNICA DOS FLUIDOS

• SUMÁRIO:

– Aplicações da Mecânica dos Fluidos

– Conceitos Fundamentais:

• Definição de MecFlu

• Teoria e Experimentação

• Sólido X Fluido

• Hipótese do Contínuo

• Abordagem Euleriana e Lagrangeana

Aplicações


• Aplicações: Estudos meteorológicos

http://az-qualquercoisa.blogspot.com.br/2015/03/furacao-tufao-ciclone-ou-tornado.html. Acesso em 01/12/2015.


• Aplicações: Oceanografia


• Aplicações: Circulação sanguínea (Biomedicina)

http://www.biologia.seed.pr.gov.br/modules/galeria/detalhe.php?foto=461&evento=3. Acesso 01/12/2015

ANSYS Training Course.


• Aplicações: Geração de energia (turbinas de hidrelétricas)

http://www.acervotecnico.com.br/2010/08/predio-de-itaipu-tremeu-com-o-desligamento-dos-18-geradores.html. Acesso em 01/12/2015.


• Aplicações: Geração de energia (turbinas eólicas)

http://www.anda.jor.br/15/10/2010/turbinas-eolicas-roxas-em-vez-de-brancas-poupariam-a-vida-de-passaros-e-morcegos (Reprodução/Veja). Acesso em 01/12/2015


• Aplicações: Aeronáutica

http://brasilnicolaci.blogspot.com.br/2010/11/rolls-royce-substituira-ate-40-turbinas.html. Acesso em 01/12/2015.

Disponível em <https://medium.com/war-is-boring/the-best-fighter-aircraft-of-all-time-edfaed9766c3>. Acesso em 15/3/2018.

Disponível em <https://en.wikipedia.org/wiki/Helicopter>. Acesso em 15/3/2018.

Disponível em <https://mashable.com/category/drone/>. Acesso em 15/3/2018.


• Aplicações: Lazer (jet ski)

http://www.colwynjetskiclub.co.uk/Jet%20Ski.htm. Acesso em 11/03/2015

https://biodork.wordpress.com/2011/11/09/cup-16-answer-and-cup-17/. Acesso em 11/03/2015.

http://www.jetskime.com/. Acesso em 11/03/2015


• Aplicações: Lazer (flyboard)

Disponível em: http://pl.wikipedia.org/wiki/Flyboard. Acessado em 24/04/2014


• Aplicações: Lazer

Disponível em <http://www.skydiving.com/news/tag/vertical-wind-tunnel/>. Acesso em 15/3/2018.


• Aplicações: Construção civil


• Aplicações: Túnel de vento (construção civil)

Bairro de Moema – São Paulo. http://www.ipt.br/solucoes/2-servicos_de_pdi_em_engenharia_do_vento_e_qualidade_do_ar_interior.htm. Acesso em 01/12/2015.


• Aplicações: Túnel de vento (construção civil)

Arena do Grêmio. http://www.gremio.net/upload/news/tunel_vento_o.jpg. Acesso em 01/12/2015.


• Aplicações: Túnel de vento (aerodinâmica automotiva)

http://eblog.mercedes-benz-passion.com/2010/01/the-large-wind-tunnel-in-unterturkheim/. Acesso em 01/12/2015.


• Aplicações: Túnel de vento (aerodinâmica de aviação)


• Aplicações: Engenharia Naval

Flipping sea exploration on its head: Extraordinary 355ft ship that can rotate 90 degrees in the water to transform into research unit. Disponível em: http://www.dailymail.co.uk/news/article-3021240/Flipping-sea-exploration-head-Extraordinary-355ft-ship-rotate-90-degrees-water-transform-research-unit.html. Acesso em 02/12/2015.


• Aplicações: CFD (Computational Fluid Dynamics)

https://www.youtube.com/user/FlowScience. Acesso em 02/12/2015.


• Aplicações: CFD (para explosões)Simulated explosion within a gas metering facility. The simulation involves a stoichiometric concentration of methane in air within the enclosure. The animation covers the time period from 0.246 to 0.375 seconds after ignition and has been slowed down by a factor of 100. Over-pressures are plotted between 0.1 bar (blue) and 0.3 bar (red). The roof of the enclosure has been made transparent to allow visualisation.

Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=T56-cQ5ZDzc. Acessado em 12/05/2014.


• Aplicações: Esportes

Olympic alpine skier Jan Hudec gets tested in GM’s Wind tunnel. Disponível em: http://www.autoevolution.com/news/automotive-wind-tunnels-making-aerodynamic-cars-23250.html#agal_1. Acesso em 02/12/2015.

http://archive.wired.com/science/discoveries/news/2006/06/71206. Acesso em 11/03/2015.


• Aplicações: Esportes

Ames Research Center Tests World Cup Soccer Ball, NASA. Disponível em: https://www.nasa.gov/content/nasa-turns-world-cup-into-lesson-in-aerodynamics. Acesso em 02/12/2015.


• Aplicações: Hidráulica

http://jamp.eng.br/index.php/servico/hidro-sanitarias/ - Acessado em 11/03/2015

http://www.deltares.nl/en/expertise/101121/intake-and-outfall-systems/2481346. Acesso em 11/03/0215.


• Aplicações: Irrigação e drenagem

Disponível em <http://www.culturaerealidade.com.br/editoria/educacao-4273>. Acesso em 15/3/2018.

Disponível em <http://www.jeffparish.net/index.aspx?page=182>. Acesso em 15/3/2018.


• Aplicações: Óleo e gás

Disponível em <https://subseaworldnews.com/2011/11/25/uk-industry-leaders-gather-to-explore-challenges-of-subsea-pipeline-integrity/>. Aceso em 15/3/2018.

Disponível em <https://www.maritime-executive.com/article/subsea-pipeline-test-for-co2-storage-concept#gs.w7lAj20>. Acesso em 15/3/2018.

Disponível em <http://www.afconsult.com/en/do-business/our-services/industry/oil--gas/subsea-engineering/>. Acesso em

15/3/2018.

Disponível em <https://goo.gl/images/PxKSeQ>. Acesso em 15/3/2018.


• Aplicações: Dispersão de poluentes

Disponível em <https://breakingenergy.com/2013/12/23/energy-news-roundup-cross-state-air-pollution-rule-benefits-polluters-most/>. Acesso em 15/3/2018.

Disponível em <https://brasil.elpais.com/brasil/2016/06/07/politica/1465319140_029773.html>. Acesso em 15/3/2018.

Conceitos Fundamentais

• Definição:

Estudo dos fluidos tanto em movimento(dinâmica dos fluidos) quanto em repouso(estática dos fluidos) e seus consequentesefeitos em suas fronteiras, que podem sersuperfícies sólidas ou interfaces comoutros fluidos.



Campos de estudo:

• Hidrostática

• Hidrodinâmica

• Aerodinâmica

"Se tiveres que tratar com água, consulta primeiro a experiência e depois a razão“

Leonado da Vinci

“É mais fácil estudar o movimento dos corpos celestes, que estão infinitamente distantes, do que um riacho fluido aos nossos pés.”

Galileu Galilei

• Teoria e experimentação:

https://www.youtube.com/user/ChemEngineeringGuy. Acesso em 01/12/2015

UFF - FENTRAN - Aula 1 - Prof. Elson / Gabriel

• Teoria e experimentação:"Se tiveres que tratar com água, consulta primeiro a

experiência e depois a razão“Leonado da Vinci



• Moléculas mais próximas

• Maior atração molecular

• Tem formato definido

• Moléculas mais distantes

• Menor atração molecular

• Se adequam ao ambiente

Sólido X Fluido?


Sólido X Fluido

Sob aplicação de tensão normal

(tração)


Sólido X Fluido

- -

Sob aplicação de tensão normal (compressão)

Sólido X Fluido


= =

Sólido X Fluido


= =

dθ

dt

dθ

dt

• Diferença entre sólido e fluido:

Um sólido pode resistir à uma tensãocisalhante, sofrendo uma deformação estática.Quando um fluido sofre uma tensão cisalhante,por menor que seja, ele entra em movimento quecontinuará pelo tempo que lhe for aplicada essatensão.


• Sólido e fluido: Substâncias com comportamento ambíguo. Ex.: Asfalto e vidro.

• Fluidos bifásicos: Ex.: Ar e água, gás e óleo.

• Fluidos multifásicos: Ex.: Óleo, água e gás.


• Hipótese do contínuo


10-12

Incertezamicroscópica

Incertezamacroscópica

10-20 10-10 100

V

mi

V

(cm3)


• Hipótese do contínuo

As dimensões mínimas estudadas na

engenharia envolvem um número

muito grande de moléculas, o que

possibilita considerar o fluido como

um meio contínuo, sem distinção

entre moléculas e vazios.

HIPÓTESE

Em qualquer ponto no espaço, haverá

uma partícula fluida que possui todas

as propriedades inerentes a um

fluido, como massa m e volume V.

A massa específica, por exemplo, será

calculada por

𝜌 =𝛿𝑚

𝛿𝑉

CONSEQUÊNCIA


LAGRANGIANA

As medições ou cálculos das propriedades acompanham as

partículas

EULERIANA

As medições ou cálculos das propriedades são fixas no espaço

F

Principal incógnita: deslocamento Principal incógnita: velocidade

xi , i , ij

F i , ij

xi , V , p

V, p

Disponível em <https://themoscowtimes.com/articles/us-eu-unlikely-to-invest-in-ukraines-gas-system-analysts-say-37047>. Acesso em 15/3/2018.

• Euleriana ou larangiana?


euleriana

lagrangiana

euleriana

lagrangiana

Disponível em <http://www.abeetrans.com.br/abeetrans/pioneira-no-setor-de-fiscalizacao-de-transito-perkons-completa-25-anos/>. Acesso em 15/3/2018.

Disponível em <http://carpress.uol.com.br/reportagem-/item31667.php>. Acesso em 15/3/2018.

Boia meteorológica à deriva

Disponível em <http://tecnologia.culturamix.com/dicas/como-e-feita-a-previsao-do-tempo>. Acesso em 15/3/2018.

ALFABETO GREGO


Letra Nome Letra Nome

Alfa Ni

Beta Csi

Gama Ómicron

Delta Pi

Épsilon Ro

Zeta Sigma

Eta Tau

Teta Upsilon

Iota Fi

Capa Chi

Lâmbda Psi

Mi Omega

MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS

Prefixo Símbolo Valor

Deci d 10-1

Centi c 10-2

Mili m 10-3

Micro 10-6

Nano n 10-9

Pico p 10-12

Fempto f 10-15

Atto a 10-18

Zepto z 10-21

yocto y 10-24

Prefixo Símbolo Valor

Yotta Y 1024

Zetta Z 1021

Exa E 1018

Peta O 1015

Tetra T 1012

Giga G 109

mega M 106

Quilo k 103

Hecto h 102

deca D 101


• RESUMO:

– Aplicações da Mecânica dos Fluidos

– Conceitos Fundamentais:

• Definição de MecFlu

• Teoria e Experimentação

• Sólido X Fluido

• Hipótese do Contínuo

• Abordagem Euleriana e Lagrangeana


• BIBLIOGRAFIA:

– WHITE, Frank. M. Mecânica dos Fluidos. 6ª ed.

McGraw-Hill, 2010.

– FOX Robert W.; MCDONALD Alan T. Introdução à

Mecânica dos Fluídos. 8ª ed. John Wiley and Sons,

N.Y., Tradução: LTC, 2014.

– Imagens e vídeos disponíveis na internet

referenciados ao longo da apresentação.

www.HidroUff.uff.br


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