Aula 03 - Tipos de escoamento

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Hidráulica
Tipos de Escoamento
O que é escoamento?
 Mudança de forma do fluido sob a 
ação de um esforço tangencial;
 Fluidez: capacidade de escoar, 
característica dos fluidos;
Escoamento
Definição:
Processo de movimentação das 
moléculas de um fluido, umas em 
relação às outras e aos limites 
impostos
Escoamentos
 Os escoamentos são descritos por:
 Parâmetros físicos
 Pelo comportamento destes 
parâmetros ao longo do espaço e do 
tempo;
Definições Importantes
 Trajetória
 Linha de Corrente
 Tubo de corrente
 Linha de emissão
Trajetória
 Linha traçada por uma dada 
partícula ao longo de seu 
escoamento
X
y
z
Partícula no instante t1
Partícula no instante t2
Partícula no instante t3
Linha de Corrente
 Linha que tangencia os vetores velocidade 
de diversas partículas, umas após as 
outras
 Duas linhas de corrente não podem se 
interceptar (o ponto teria duas 
velocidades)
X
y
z
Partícula 1
no instante t
Partícula 2
no instante t
Partícula 3
no instante t
v1
v2
v3
Tubo de Corrente
 No interior de um fluido 
em escoamento existem 
infinitas linhas de 
corrente definidas por 
suas partículas fluidas
 A superfície constituída 
pelas linhas de corrente 
formada no interior do 
fluido é denominada de 
tubo de corrente ou veia 
líquida
Linha de Emissão
 Linha definida pela 
sucessão de 
partículas que 
tenham passado 
pelo mesmo ponto;
 A pluma que se 
desprende de uma 
chaminé permite 
visualizar de forma 
grosseira uma linha 
de emissão;
Ponto de
Referência
 Classificação Geométrica;
 Classificação quanto à variação no tempo
 Classificação quanto ao movimento de rotação
 Classificação quanto à trajetória (direção e 
variação)
Classificação dos 
Escoamentos
 Escoamento Tridimensional:
As grandezas que regem o escoamento variam 
nas três dimensões.
Escoamento Bidimensional:
As grandezas do escoamento variam em duas 
dimensões ou são tridimensionais com alguma 
simetria.
Escoamento Unidimensional:
São aqueles que se verificam em função das 
linhas de corrente (uma dimensão).
Classificação Geométrica 
do Escoamento
 Permanente:
Todas as propriedades e grandezas 
características do escoamento são constantes 
no tempo;
 Não Permanente:
Quando ao menos uma grandeza ou 
propriedade do fluido muda no decorrer do 
escoamento;
Classificação do Escoamento 
quanto à variação no tempo
 Rotacional: A maioria das partículas 
desloca-se animada de velocidade angular 
em torno de seu centro de massa;
 Irrotacional: As partículas se 
movimentam sem exibir movimento de 
rotação (na maioria das aplicações em 
engenharia despreza-se a característica 
rotacional dos escoamentos)
Classificação do Escoamento 
quanto ao movimento de 
rotação
 Uniforme:
Todos os pontos de uma mesma trajetória 
possuem a mesma velocidade.
 Variado:
Os pontos de uma mesma trajetória não 
possuem a mesma velocidade.
Classificação do Escoamento 
quanto à variação da 
trajetória
 Escoamento Laminar:
As partículas descrevem trajetórias 
paralelas.
Escoamento Turbulento:
As trajetórias são errantes e cuja previsão 
é impossível;
Escoamento de Transição:
Representa a passagem do escoamento 
laminar para o turbulento ou vice-versa. 
Classificação do Escoamento 
quanto à direção da 
trajetória
Experimento de Reynolds
 Consiste na injeção de um corante líquido na 
posição central de um escoamento de água 
interno a um tubo circular de vidro 
transparente
 O comportamento do filete do corante ao 
longo do escoamento no tubo define três 
características distintas
Experimento de Reynolds
Experimento de Reynolds
1. Regime Laminar:
 O corante não se mistura com o fluido, 
permanecendo na forma de um filete no centro 
do tubo;
 O escoamento processa-se sem provocar 
mistura transversal entre escoamento e o filete, 
observável de forma macroscópica;
 Como “não há mistura”, o escoamento aparenta 
ocorrer como se lâminas de fluido deslizassem 
umas sobre as outras;
Experimento de Reynolds
2. Regime de transição:
 O filete apresenta alguma mistura com o fluido, 
deixando de ser retilíneo sofrendo ondulações;
 Essa situação ocorre para uma pequena gama 
de velocidades e liga o regime laminar a outra 
forma mais caótica de escoamento;
 Foi considerado um estágio intermediário entre 
o regime laminar e o turbulento;
Experimento de Reynolds
3. Regime turbulento:
 O filete apresenta uma mistura transversal 
intensa, com dissipação rápida;
 São perceptíveis movimentos aleatórios no interior 
da massa fluida que provocam o deslocamento de 
moléculas entre as diferentes camadas do fluido 
(perceptíveis macroscopicamente);
 Há mistura intensa e movimentação desordenada;
Experimento de Reynolds
Experimento de Reynolds
 Número de Reynolds (Re)
 Para escoamentos em dutos cilíndricos 
circulares, Reynolds determinou que há uma 
relação entre o diâmetro (D), a velocidade 
média (V) e a viscosidade cinemática (v)
 O parâmetro estabelecido pela relação entre 
estas três grandezas é o NÚMERO DE 
REYNOLDS (Re):
Re = VD
v
Experimento de Reynolds
 Número de Reynolds (Re)
 Re < 2000 - Laminar
 2000 < Re < 2300 - de Transição
 Re > 2300 - Turbulento