FENÔMENOS DE TRANSPORTE

(1)

Universidade Federal Fluminense

Aula 1 - Introdução

Disciplina:

F

ENÔMENOS DE

T

RANSPORTE

Escola de Engenharia

Prof.:

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

Elson Nascimento (Depto. de Eng. Civil)

(2)

F

ENÔMENOS DE

T

RANSPORTE

• B

IBLIOGRAFIA

:

– 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

(3)

F

ENTRAN

– R

ESUMO DA

E

MENTA

• M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

– Estática, cinemática e dinâmica dos fluidos

– Equações diferenciais e integrais

– Escoamento em tubos

• T

RANSFERÊNCIA DE

C

ALOR

– Regimes e formas de transferência

• Condução, Convecção, Irradiação

– Camada Limite

• T

RANSFERÊNCIA DE

M

ASSA

– Difusão molecular, difusão turbulenta e advecção

(4)

(5)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Estudos meteorológicos

(6)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

(7)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Circulação sanguínea (Biomedicina)

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

(8)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

(9)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Geração de energia (turbinas de

hidrelétricas)

(10)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Geração de energia (turbinas

eólicas)

(11)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Aeronáutica (turbinas de avião)

(12)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(13)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Lazer (flyboard)

(14)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

(15)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

(16)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Túnel de vento (construção civil)

(17)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Túnel de vento (construção civil)

(18)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Túnel de vento (aerodinâmica

automotiva)

(19)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Túnel de vento

(aerodinâmica automotiva)

(20)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Túnel de vento (aerodinâmica de

(21)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

Túnel de vento (aerodinâmica de

aviação)

(22)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(23)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(24)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

CFD (Computational Fluid Dynamics)

(25)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• Aplicações:

CFD (Computational Fluid Dynamics)

(26)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

(27)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(28)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(29)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(30)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(31)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• 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.

(32)

(33)

• Definição:

Estudo dos fluidos tanto em movimento

(dinâmica dos fluidos) quanto em repouso

(estática dos fluidos) e seus consequentes

efeitos em suas fronteiras, que podem ser

superfícies sólidas ou interfaces com

outros fluidos.

(34)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

Campos de estudo:

• Hidrostática

• Hidrodinâmica

(35)

"Se tiveres que tratar com água, consulta primeiro a

experiência e depois a razão“

Leonado da Vinci

• Teoria e experimentação:

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

(36)

• Teoria e experimentação:

"Se tiveres que tratar com água, consulta primeiro a

experiência e depois a razão“

Leonado da Vinci

(37)

• Teoria e experimentação:

"Se tiveres que tratar com água, consulta primeiro a

experiência e depois a razão“

Leonado da Vinci

(38)

Sólido

X

Fluido

?

(39)

Sólido

X

Fluido

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





= 



= 

(40)

Sólido

X

Fluido





= 



= 



dθ

dt

dθ

dt

(41)

• Diferença entre sólido e fluido:

Um sólido pode resistir à uma tensão

cisalhante, sofrendo uma deformação estática.

Quando um fluido sofre uma tensão cisalhante,

por menor que seja, ele entra em movimento que

continuará pelo tempo que lhe for aplicada essa

tensão.

(42)

• 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.

(43)

• Hipótese do contínuo:

10 -12

Incerteza

microscópica

Incerteza

macroscópica

10 -20

₁₀

-10

₁₀

0 

V

m

_i



)

cm

(

V

3

(44)

• Hipótese do contínuo:

Reflete um ponto de vista macroscópico do fluido a

ser estudado,

que envolve

sempre

uma

grande

quantidade de moléculas, comportando-se como uma

massa fluida contínua, onde se despreza os espaços

vazios entre elas.

Portanto, desta forma, assume-se que qualquer ponto

do domínio é definido como uma partícula fluida de

dimensões infinitesimais com as mesmas grandezas

(massa específica, velocidade, etc.) e em todos eles as

equações podem ser aplicadas da mesma forma.

(45)

• Abordagem Lagrangeana:

Acompanha as partículas

da matéria.

– Tem como incógnita os

deslocamentos (u, v, w, ...)

• Abordagem Euleriana:

Tem referência no espaço.

– Tem como incógnita a

velocidade (𝑉)

SÓLIDO

FLUIDO

F x y x y x y x y F V

(46)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• R

ESUMO

:

– Aplicações da Mecânica dos Fluidos

– Conceitos Fundamentais:

• Definição de MecFlu

• Teoria e Experimentação

• Sólido X Fluido

• Hipótese do Contínuo

(47)

M

ECÂNICA DOS

F

LUIDOS

• B

IBLIOGRAFIA

:

– 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.

(48)

www.HidroUff.uff.br