Relatorio-Tunel de Vento

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CECS – CENTRO DE ENGENHARIA, MODELAGEM E CIÊNCIAS 
SOCIAIS APLICADAS 
 
 
EXPERIMENTO 6 – TÚNEL DE VENTO SUBSÔNICO 
 
 
ADRIANO DINIZ SILVA LIMA - RA: 11100411 
JACLES MARTINS COELHO NETO - RA 11117513 
LETICIA MENDES - RA: 21070014 
MOHAMAD HUSSEIN NASSER - RA: 11024115 
VICTOR ANDRADE DOS SANTOS - RA 21074413 
 
 
PROFESSORA: JULIANA TÓFANO DE CAMPOS LEITE 
ENTREGUE EM: 10/12/2019 
 
 
Santo André, Dezembro/2019 
Resumo 
Em mecânica dos fluidos, a camada limite é a camada de fluido nas imediações de 
uma superfície delimitadora, fazendo-se sentir os efeitos difusivos e a dissipação da energia 
mecânica. Quando um objeto move-se através de um fluido, ou um fluido move-se em redor 
de um objeto, o movimento das moléculas do líquido perto do objeto é perturbado, e estas 
moléculas movem-se em redor do objeto, gerando forças aerodinâmicas. A magnitude dessas 
forças depende da forma e velocidade do objeto, assim como da massa, viscosidade e 
compressibilidade do fluido. O conceito é de extrema importância no âmbito da engenharia, 
fornecendo explicações físicas para o comportamento de escoamentos de fluidos como o ar ou 
a água, em circunstâncias de aplicação pertinentes, em campos tão diferentes como nas 
ciências atmosféricas. O presente experimento tem como objetivo a investigação da camada 
limite de velocidade em superfície lisa e rugosa. Os resultados foram bastante conclusivos e 
mostraram um crescimento linear na superfície lisa enquanto que na superfície rugosa 
demonstrou um crescimento mais acentuado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Introdução 
O túnel de vento é um equipamento que tem por objetivo analisar o comportamento 
do escoamento do ar sobre e ao redor de superfícies. Dessa forma, é possível estudar a 
grandeza chamada camada limite de velocidade. 
Dado um escoamento sobre uma placa plana, as partículas que estão em contato com 
a superfície tem velocidade zero em decorrência das forças de atrito. A medida que se 
aumenta a distância ​y em relação a placa, o fluido apresenta o aumento de sua velocidade, até 
o valor da velocidade de corrente livre. A camada limite, então, é definida como o valor de y 
em que a velocidade do fluido é 99% a velocidade da corrente livre. 
A camada limite se desenvolve sempre que há escoamento de fluidos sobre 
superfícies, e sua análise apresenta grande importância no estudo dos efeitos do atrito e 
viscosidade dos fluidos. 
 
Figura 1 - Desenvolvimento da camada limite numa placa plana 
 
Fonte: Incropera (2008) 
 
2. Objetivos 
2.1 Objetivos Gerais 
Investigação da camada limite de velocidade em superfície lisa e rugosa. 
 
 
 
3. Materiais e Métodos 
3.1 Materiais 
 
Para este experimento, foi utilizada a Base Modular de Fluxo de Ar AF10, da marca 
Tecquipment. 
Figura 2 - Base Modular de Fluxo de Ar - Tecquipment 
 
Fonte: Tecquipment (2019) 
 
 
3.2 Metodologia 
 
O Tubo de Pitot foi posicionado a uma distância de 21 mm medida polo micrômetro 
e então o túnel de vento foi ligado. Com o manômetro ajustado verticalmente, as medidas de 
pressão foram feitas. O Tubo de Pitot foi sendo deslocado em direção a placa lisa em passos 
de 1 mm até a medida de 16 mm, e então de 0,5 mm até a medida de 11,5 mm. A cada 
deslocamento as medidas de pressão eram anotadas. 
O mesmo procedimento foi aplicado a placa rugosa, posicionado o Tubo de Pitot a 
medida de 20 mm, a passos de 0,5 mm até a medida de 13,5 mm, e a partir daí, a passos de 
0,25 mm até a medida de 12,5 mm. 
 
3.3 Formulário 
 
Da equação de Bernoulli e da equação do tubo de Pitot, a velocidade ​v​ é dada por: 
v = ​(1) √2gh( γ1γ − 12 ) 
ou de forma mais simplificada 
v = ​(2) √2gΔh 
em que v é dada em [m/s], g é a gravidade dada em [m/s​2​] e h é carga dada em [m]. Δ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Resultados e Discussão 
As tabelas 1 e 2 apresentam os resultados e cálculos feitos para o escoamento sobre 
superfície lisa e superfície rugosa, respectivamente. 
 
Tabela 1 - Dados e cálculos para escoamento em superfície lisa 
Leitura do 
micrômetro [mm] P entrada [mm] P [mm] u [m/s] 
21 58 118 1,084 
20 60 120 1,084 
19 60 120 1,084 
18 60 120 1,084 
17 58 118 1,084 
16 58 116 1,066 
15,5 58 116 1,066 
15 58 114 1,047 
14,5 58 110 1,009 
14 58 108 0,989 
13,5 58 102 0,928 
13 58 96 0,863 
12,5 58 88 0,766 
12 58 84 0,713 
11,5 58 86 0,741 
 
Tabela 2 - Dados e cálculos para escoamento em superfície rugosa 
Leitura do 
micrômetro [mm] P entrada [mm] P [mm] u [m/s] 
20 58 116 1,066 
19 60 114 1,028 
17,5 58 108 0,989 
17 58 106 0,969 
16,5 58 102 0,928 
16 58 98 0,885 
15,5 58 94 0,84 
15 58 90 0,791 
14,5 58 84 0,713 
14 58 80 0,656 
13,5 58 74 0,56 
13,25 58 70 0,484 
13 58 66 0,395 
12,75 58 64 0,342 
12,5 58 64 0,342 
 
Gráfico 1 - Relação entre Distância da Parede e Velocidade do Escoamento 
 
 
Na placa lisa, pode-se notar que o perfil de velocidade comporta-se de forma linear 
próximo a placa, aproximadamente até a leitura de 14,5 mm do micrômetro, e a partir daí, 
apresenta uma velocidade praticamente constante. O fluido atingiu a velocidade de corrente 
livre a uma pequena distância da placa, ou seja, pode-se dizer que os efeitos de viscosidade e 
atrito não tiveram tanta influência na camada limite de velocidade, que apresenta, dessa 
forma, espessura pequena. 
Na placa rugosa, o escoamento apresenta um perfil de velocidade crescente ao longo 
de toda a distância medida pelo micrômetro, de 20 mm. Visto que a rugosidade aumenta 
consideravelmente o atrito, a camada limite apresenta uma espessura maior, de forma que o 
fluido alcança velocidade de corrente livre em uma maior distância da placa. 
 
 
5. Conclusão 
Neste experimento foi possível verificar o comportamento do escoamento em relação 
a superfície lisa e rugosa. Em posse dos resultados, o grupo considera que os resultados foram 
satisfatórios e se mostraram muito próximos aos resultados teóricos. Nos dois modelos de 
superfície foi possível observar um crescimento linear (Mais acentuado na superfície rugosa, 
porém também linear) e por fim os dois atingiram velocidade de corrente aproximada. Na 
superfície rugosa também é possível verificar que a velocidade de corrente é atingida somente 
com uma distância maior entre as placas se comparada a superfície lisa, isso indica que na 
superfície rugosa a rugosidade aumenta o atrito, influenciando de forma mais impactante os 
resultados, e fazendo com que a distância da placa precise ser maior para atingir velocidade 
de corrente. 
 
 
 
 
 
Bibliografia 
TECQUIPMENT. ​Subsonic Wind Tunnels. ​Disponivel em 
<https://www.tecquipment.com/pt/aerodynamics/subsonic-wind-tunnels>. Acesso em 7 dez 
2019. 
INCROPERA, Frank; DEWITT, David; BERGMAN, Theodore; LAVINE, Adrienne. 
Fundamentos de Transferência de Calor e Massa​. 6 ed. LTC Editora, 2008.