19 Mecânica dos Fluidos II - Exercícios - Camada Limite

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URI - Universidade Regional Integrada do Alto 
Uruguai e das Missões (www.uricer.edu.br) 
Campus de Erechim 
Curso de Engenharia Mecânica 
 
 
 
Nome: Data: 18/11/2020 
Exercícios – Camada Limite 
 
1. Água escoa a U = 1 m/s sobre uma placa plana, com L = 1 m na direção do 
escoamento. A camada-limite é provocada, de modo que ela se torna turbulenta na 
borda de ataque. Avalie a espessura de perturbação, , a espessura de deslocamento, 
, e a tensão de cisalhamento na parede, w, para x = L. Compare com os resultados 
nesta posição para escoamento mantido laminar. Considere um perfil de lei de 
potência 1/7 para a velocidade na camada-limite turbulenta. 
 
2. Considere uma camada limite laminar sobre uma placa plana com perfil de velocidade 
dado pela expressão parabólica: 
u
U
= 2
y
δ
−
y
δ
 
 
Utilizando a solução exata da espessura de camada limite, encontre expressões para 
δ∗ x⁄ e θ x⁄ . 
 
 
3. Um túnel de vento de laboratório tem uma seção de teste quadrada, com lados de 305 
mm, e comprimento igual a 610 mm. Quando a velocidade de corrente livre do ar 
(ρ = 1,23 kg/m ) na entrada da seção de teste é U1 = 24,4 m/s, a perda de carga no 
túnel é 6,5 mmH20. Camadas-limite turbulentas formam-se no topo, fundo e paredes 
laterais da seção de teste. Medições mostram que as espessuras de camada-limite são 
1 = 20,3 mm na entrada e 2 = 25,4 mm na saída da seção de teste. Considere que os 
perfis de velocidade na camada-limite são de lei de potência igual a u U⁄ = (y δ⁄ ) ⁄ . 
Avalie a velocidade do ar na corrente livre na saída da seção de teste. Determine a 
diferença de pressão entre a entrada e a saída da seção de teste. 
 
 
4. Água escoa a 1,2 m/s sobre uma placa plana com 1,5 m de comprimento na direção do 
escoamento. Considere a camada-limite turbulenta desde o bordo de ataque da placa. 
Avalie a espessura de perturbação, a espessura de deslocamento, e a tensão de 
cisalhamento na parede para x igual ao comprimento da placa. Considere um perfil 
senoidal para a velocidade na camada-limite turbulenta da forma: 
 
u
U
= sen
π
2
y
δ