Mecânica dos Fluidos

Engenharia Mecânica
5 ECTS; 2º Ano, 2º Semestre, 15,0 T + 15,0 PL + 30,0 TP + 3,50 OT

Docente(s)
- Diogo Gomes Almeida Chambel Lopes

Pré-requisitos
Não aplicável

Objetivos
Compreender a estática e a dinâmica dos fluidos, e efeitos resultantes da passagem do fluido sobre os contornos, que podem ser superfícies sólidas ou interfaces com outros fluidos. Estruturar a resolução de problemas

Programa
1. Propriedades físicas dos fluidos (3h NC)
1.1 Noção de fluido
1.2 Sistemas de unidades
1.3 Massa volúmica, peso volúmico e densidade
1.4 Forças exteriores. Isotropia
1.5 Compressibilidade
1.6 Viscosidade
1.7 Tensão superficial e capilaridade
1.8 Tensão de saturação do vapor de um líquido
1.9 Solubilidade dos gases nos líquidos
1.10 Pressão. Pressões absolutas e relativas
2. Análise dimensional (2h NC)
2.1 Dimensões
2.2 Homogeneidade dimensional
3. Hidrostática (16h NC)
3.1 Lei hidrostática de pressões
3.2 Equilíbrio de uma massa líquida constituída por líquidos de densidades diferentes
3.3 Manómetros
3.4 Impulsão hidrostática
3.5 Impulsão hidrostática sobre superfícies planas
3.6 Impulsões sobre superfícies curvas
3.7 Impulsões sobre a base e a totalidade de recipientes
3.8 Impulsão hidrostática sobre corpos imersos e flutuantes.
3.9 Princípio de Pascal
4. Hidrocinemática (3h NC)
4.1 Trajectórias e linhas de corrente
4.2 Escoamento permanente e escoamento variável
4.3 Tubo de fluxo
4.4 Caudal e velocidade média
4.5 Equação da continuidade
4.6 Escoamentos laminares e turbulentos
5. Hidrodinâmica (10h NC)
5.1 Teorema de Bernoulli. Líquidos perfeitos
5.2 Linha piezométrica e linha de energia
5.3 Piezómetro e tubo de Pitot
5.4 Fórmula de Torricelli
5.5 Teorema de Bernoulli. Líquidos reais
5.6 Perdas de carga em regime uniforme
5.7 Vórtices
5.8 Escoamentos planos
5.9 Movimentos irrotacionais planos
5.10 Camada limite. Separação
6. Estudo global dos escoamentos líquidos (10h NC)
6.1 Teorema de Bernoulli generalizado para tubos de fluxo
6.2 Bombas e turbinas. Potência hidráulica
6.3 Traçado da linha de energia e da linha piezométrica
6.4 Teorema de Euler
7. Leis de resistência dos escoamentos uniformes (16h NC)
7.1 Linha de energia e linha piezométrica em regime uniforme
7.2 Tensão tangencial na fronteira sólida
7.3 Escoamentos laminares uniformes. Fórmula de Hagen Poiseuille.
7.4 Rugosidade das paredes dos tubos
7.5 Experiência de Nikuradse. Fórmulas de Karman Prandtl
7.6 Perdas de carga em tubos comerciais. Rugosidade equivalente
7.7 Fórmula de Colebrook White
7.8 Ábaco de Moody
7.9 Leis empíricas para o regime turbulento
7.10 Validade das leis de resistência

Metodologia de avaliação
A avaliação de conhecimentos é constituída por uma componente de avaliação escrita e outra laboratorial.
Componente escrita - exame final (60% da nota final).
Componente laboratorial - experiências laboratoriais (40% da nota final).

Bibliografia

Método de interação
Retroprojetor e diapositivos. Serão resolvidos exemplos de exercícios de aplicação e sempre que necessário, realizadas experiências laboratoriais demonstrativas dos conceitos aprendidos.

Software utilizado nas aulas
N/A