Cap1- Mecânica dos Fluidos

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Conceitos Básicos
• Uma substância no estado líquido ou gasos é denominada fluido.
•A distinção entre sólidos e fluidos é baseada na capacidade de 
resistir a uma tensão de cisalhamento:
� sólidos resistem à tensão de 
cisalhamento gerando uma força
oposta que tende a restaurar sua forma 
original (no regime elástico)
� fluidos deformam-se continuamente� fluidos deformam-se continuamente
sob o efeito da tensão de cisalhamento
gerando uma força de arraste sob a 
superfície em movimento
Conceitos Básicos
• Um fluido em movimento pára totalmente ao entrar em contato com 
uma superfície sólida, aderindo-se à superfície e assumindo sempre
velocidade nula em relação a ela. Tal comportamento é conhecido
como condição de não escorregamento:
� a propriedade do fuido responsável por
este efeito é a viscosidade
� a região de escoamento adjacente à 
superfície, dentro da qual estes efeitossuperfície, dentro da qual estes efeitos
viscosos são mais pronunciados levando a 
uma velocidade reduzida de escoamento é 
chamada de camada limite
� este efeito é responsável pela condição
de continuidade da temperatura, fazendo
com que a camada de fluido em contato
com uma superfície tenha a mesma
temperatura que a superfície.
http://www.notasemcfd.com/2008/04/con
dio-de-no-escorregamento.html
Classificação dos escoamentos
• Quando duas camadas de fluido adjacentes se movem desenvolve-
se uma força de atrito entre elas onde a camada mais lenta tende a 
reduzir a velocidade da camada mais rápida. Esta resistência interna
ao movimento é quantificada pela viscosidade do fluido:
� escoamentos onde os efeitos de atrito são significativos (próximos à superfícies
sólidas) chamam-se escoamento viscoso
� longe das superfícies sólidas, onde as forças viscosas são pequenas, encontram-
se as regiões de escoamento não viscoso, onde a análise do escoamento é se as regiões de escoamento não viscoso, onde a análise do escoamento é 
geralmente mais simples
Classificação dos escoamentos
Classificação dos escoamentos
• O escoamento não confinado de um fluido sobre uma superfície
(como uma placa ou arame) é um escoamento externo.
• Quando ocorre em um duto ou tubo é considerado escoamento
interno se o fluido preenche completamente o duto ou escoamento de 
canal aberto se o duto estiver apenas parcialmente preenchido e 
houver uma superfície de fluido livre.
Classificação dos escoamentos
• Um fluido apresenta escoamento incompressível quando sua
densidade não varia consideravelmente ao longo do processo de 
escoamento.
� todos os líquidos apresentam escoamento incompressível, uma vez que sua
densidade é praticamente constante.
• De forma geral, os gases podem ser facilmente comprimidos e por
isso sua densidade pode variar, levando a um escoamento
compressível. compressível. 
� o escoamento dos gases pode também ser considerado incompressível quando
suas mudanças de densidade ficam abaixo de 5%. Isto ocorre para escoamentos em
baixas velocidades, com número Mach menor que 0.3 ( Ma < 0.3 ):
(m/s)
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Ma
som do velocidade
escoamento de velocidade
Ma
v
c
v
=→==
Classificação dos escoamentos
• Escoamentos suaves e ordenados, caracterizados pelo movimento
em camadas são denominados laminares. O escoamento desordenado
caracterizado por flutuações de velocidade e alterações bruscas na
direção de escoamento são chamados turbulentos.
� o número de Reynolds é o parâmetro chave para separação dos regimes laminar 
e turbulento em escoamento em tubos
https://www.youtube.com/watch?v=H31d_XPMqoY
• No escoamento forçado o fluxo do fluido é iniciado por meios
externos, como uma bomba ou ventoinha enquanto nos escoamentos
naturais o movimento do fluido é devido a sua propria flutuabilidade.
Classificação dos escoamentos
• No escoamento estacionário não há mudança das propriedades do 
fluido (como velocidade, temperatura, densidade, etc) ao longo do 
tempo. As propriedades ainda podem variar espacialmente.
� é chamado de uniforme quando não há variações espaciais das propriedades
� volume, massa e energia total do sistema permanecem constantes
� mesmo dispositivos cíclicos (como bombas alternadas, pulsantes) podem ser 
analisados como processos de escoamento estacionário ao tomar-se o valor médio
no tempo de suas propriedadesno tempo de suas propriedades
� o oposto de estacionário é o escoamento não-estacionário (não confundir com o 
regime transiente)
Massa de controle / Volume de controle
• um sistema é definido como uma quantidade de matéria ou uma
região do espaço escolhida para análise.
� a massa ou região fora do sistema é chamada vizinhança
� a superfície de contato (real ou imaginária) que separa o sistema da vizinhança é 
chamada fronteira. Ela não tem massa nem volume.
Massa de controle / Volume de controle
• um sistema fechado, onde a quantidade de massa é fixa e contida é 
chamdo de massa de controle.
� pode conter fronteiras móveis, alterando o volume do sistema
� pode haver troca de energia entre o sistema e a vizinhança (na forma de calor ou
trabalho). Quando isto não ocorre o sistema é chamado isolado.
• um sistema aberto, como uma região selecionada do espaço ou um 
dispositivo (compressor, turbina) pelo qual ocorre um escoamento de 
massa é chamado volume de controle.massa é chamado volume de controle.
� ambas massa e energia podem cruzar a fronteira do sistema
� pode conter fronteira móveis e imaginárias
� qualquer região pode ser selecionada como volume de controle, mas uma
escolha apropriada facilita a análise.