Escoamento laminar, turbulento e de transição
Por: Lidieisa • 28/10/2017 • 1.226 Palavras (5 Páginas) • 718 Visualizações
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Fluidos são substâncias que são capazes de escoar e cujo volume toma a forma de seu recipiente. Quando em equilíbrio, os fluidos não suportam forças tangenciais ou cisalhantes. Todos os fluidos possuem um certo grau de compressibilidade e oferecem pequenas resistência à mudança de forma.
Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases. A principal diferença entre eles são: os líquidos são praticamente incompressíveis, ao passo que os gases são compressíveis e muitas vezes devem ser assim tratados; os líquidos ocupam volumes definidos e têm superfícies livres ao passo que uma dada massa de gás expande-se até ocupar todas as partes do recipiente.
A mecânica dos fluidos lida com o comportamento dos fluidos em repouso ou em movimento. O escoamento dos fluídos é complexo e nem sempre sujeito à análise matemática exata.
O escoamento de fluidos pode ser permanente (estável) ou não-permanente (instável); uniforme ou não-uniforme (variado); laminar ou turbulento; uni, di ou tridimensional; rotacional ou irrotacional.
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2 REGIMES DE ESCOAMENTO
Como visto acima, o escoamento de fluidos pode ser classificado em vários tipos. O regime de escoamento diz respeito a como os fluidos se comportam em relação a diversas variáveis. No presente trabalho vamos abordar apensa como o fluido se comporta quanto à direção da trajetória de suas partículas em relação a dependência do estado de organização do escoamento, que pode ser classificado em escoamento laminar e escoamento turbulento.
2.1 Escoamento laminar
Ocorre quando as partículas do fluido se movem ao longo de trajetórias bem definidas, apresentando lâminas ou camadas, cada uma delas preservando sua característica no meio. No escoamento laminar a viscosidade age no fluido no sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência. Este escoamento ocorre geralmente a baixas velocidades e em fluídos que apresentem grande viscosidade.
2.2 Escoamento turbulento
Neste tipo de escoamento as partículas do fluido têm trajetórias curvilíneas e irregulares. Elas se entrecruzam, formando uma série de minúsculos remoinhos. O escoamento turbulento é também conhecido como “turbilhonário” ou “hidráulico”. Este escoamento é comum na água cuja viscosidade é relativamente baixa. Na prática, o escoamento dos fluidos quase sempre é turbulento. É o regime encontrado nas obras e instalações de engenharia, tais como adutoras, vertedores de barragens, fontes ornamentais etc.
2.3 Escoamento de transição
O escoamento de transição ocorre quando o fluido de comportamento laminar está passando a se comportar de maneira turbulenta ou vice-versa.
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3 NÚMERO DE REYNOLDS (Re)
O número de Reynolds é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro irlandês. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade.
3.1 Número de Reynolds para tubos
A fórmula que representa o número de Reynolds para tubos é a seguinte: Re = (ρνD)/μ onde ρ é massa específica do fluido, ν é velocidade do escoamento, D é o diâmetro da tubulação e μ é a viscosidade dinâmica do fluido.
O valor encontrado para o número de Reynolds irá determinar se o fluxo será laminar, turbulento ou de transição. Se Re Re ≤ 2400, o fluxo será de transição e se Re > 2400, o fluxo é turbulento.
Um exemplo desse conceito ocorre quando se observa o comportamento macroscópico do fluxo de água através de um tubo, por meio da injeção de um filamento de tinta na sua entrada.
3.2 Número de Reynolds em perfis aerodinâmicos
Para aplicações em perfis aerodinâmicos, o número de Reynolds pode ser expresso em função da corda média aerodinâmica do perfil da seguinte forma: Re = (ρν)/μ onde é a corda média aerodinâmica do perfil.[pic 1][pic 2]
A determinação do número de Reynolds representa um fator muito importante para a escolha e análise adequada das características aerodinâmicas de um perfil aerodinâmico, pois a eficiência de um perfil em gerar sustentação e arrasto está intimamente relacionada ao número de Reynolds obtido. Geralmente no estudo do escoamento sobre asas de aviões o fluxo se torna turbulento para números de Reynolds da ordem de 1x107, sendo que abaixo desse valor geralmente o fluxo é laminar.
Um exemplo que se aplica é no ensaio da asa de um avião em um túnel de vento.
3.3 Tabelas de viscosidade dinâmica
[pic 3]
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A importância fundamental do número de Reynolds é a possibilidade de se avaliar a estabilidade do fluxo podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta. O número de Reynolds constitui a base do comportamento de sistemas reais, pelo uso de modelos reduzidos. Um exemplo comum é o túnel aerodinâmico onde se medem forças desta natureza em modelos de asas de aviões. Pode-se dizer que dois sistemas são dinamicamente semelhantes se o número de Reynolds, for o mesmo para ambos.
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REFERÊNCIAS
PORDEUS, Roberto Vieira. Regime de
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