7. analise dimencional
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Prof. Fernando Oliveira- Uema 2011
Universidade Estadual do Maranhão – UEMACentro de Ciências Tecnológicas – CCTDepartamento de Hidráulica e SaneamentoDisciplina: Mecânica dos FluidosData: 03.11.2011
São Luís, 2011
Profº Fernando [email protected]
ANÁLISE DIMENSIONAL
1Prof. Fernando Oliveira- Uema 2011
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C O N T E Ú D O P R O G R A M Á T I C O
Introdução
Conceitos sobre dimensões e homogeneidade dimensional;
Sistemas de dimensões e sistemas de unidades;
Introdução à análise dimensional;
Teorema de Buckingham Pi;
Determinação e aplicação dos Temos Pi;
Principais grupos adimensionais da Mecânica dos Fluidos.
Semelhanças
Aplicar o teorema dos Pi de Buckingham
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Métodos de Análise de Sistemas de
Dinâmica dos Fluidos
A engenharia possui uma variedade de métodos para análise e design de sistemas de dinâmica dos fluidos.
Métodos Analíticos;
Métodos Experimentais;
Métodos Computacionais.
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Métodos de Análise de Sistemas de
Dinâmica dos Fluidos
Métodos Analíticos
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Métodos Experimentais;
Métodos de Análise de Sistemas de
Dinâmica dos Fluidos
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Métodos de Análise de Sistemas de
Dinâmica dos Fluidos
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Métodos de Análise de Sistemas de Dinâmica dos Fluidos
Métodos Computacionais.
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Métodos de Análise de Sistemas de
Dinâmica dos Fluidos
Métodos Computacionais.
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Análise Dimensional
Sistemas de Dimensões São quantidades físicas mensuráveis. Elas podem ser divididas em dois grupos: dimensões primárias e secundárias.
Dimensões Primárias:
São aquelas dimensões expressas em termos das dimensões primárias.
• MASSA [M];MASSA [M];• COMPRIMENTO COMPRIMENTO [L][L];;• TEMPO TEMPO [T];[T]; e e• TEMPERATURA TEMPERATURA [[θθ]]
Dimensões Secundárias:
• Velocidade Velocidade [V][V],,
• Área Área [A][A];;
• Massa específica Massa específica [[ρρ]]; etc.; etc.
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Análise Dimensional
Dimensões Primárias:Dimensões Primárias:
Dimensões Secundárias:
Sistemas de Unidades
Quantitativamente, é o aspecto que fornece a medida numérica para as todas as dimensões.
Símbolo Unidades
Massa [M][M] [kg][kg]
Comprimento [L][L] [m][m]
Tempo [T][T] [s][s]
Temperatura [θ][θ] [K][K]
• Velocidade [V],[V], [m/s][m/s]
• Área [A][A] [L²][L²]
• Massa específica [ρ][ρ] [m³/Kg][m³/Kg]
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Análise Dimensional
Homogeneidade DimensionalHomogeneidade Dimensional
Isso significa dizer que todas as dimensões de uma equação válida que relacione
grandezas físicas devem ser HomogêneasHomogêneas, ou seja, cada termo da equação deve ter as
mesmas dimensões.
Os problemas de Mecânica dos Fluidos envolvem muitas variáveis com
diferentes sentidos físicos. Neste caso, cada termo da equação deve ter a mesma
representação dimensional: homogeneidade.
Exemplo de homogeneidade: Equação da velocidade (m/s)
LT -1 = LT -1 + LT -1
V = Vi + a T Cada termo da equação possui a mesma dimensão, logo é uma equação homogênea.
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Análise Dimensional
Sistemas Básicos de Dimensões
Resolução de problemas: apenas três dimensões básicas
O comprimento [L] e o tempo [T] são dimensões primárias para todos os sistemas dimensionais.
O terceiro termo pode ser: Massa [M] ou a Força [F].
Temos três sistemas dimensionais básicos que especificam de modos diferentes as dimensões básicas:
a) Massa, M; comprimento, L; tempo, T; temperatura, θθ;
b) Força, F; comprimento, L; tempo, T; temperatura, θθ;
c) Força, F; massa, M; comprimento, L; tempo, T; temperatura, θθ.
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Análise Dimensional
Sistemas Básicos de Dimensões
Pela equação da 2ª Lei de Newton a força F é considerada também
uma dimensão primária, pois estabelece que: F = ma
As dimensões secundárias podem ser expressas em função da
M ou da F, ou seja, em termos de: FLT ou MLT
Em termos qualitativo pode ser expresso por:
F = M L T-2 ou M = F L-1 T²
a) ACELERAÇÃO [m/s²]: (FLT = LT-1); (MLT = LT-2)
b) TRABALHO [N.m]: (FLT = FL); (MLT = ML2T-2)
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Análise Dimensional
Grandeza Símbolo Dimensão
Geometria Área A L2
Volume V L3
Cinemática Velocidade U LT-1
Velocidade Angular ω T-1
Vazão Q L3T-1
Fluxo de massa m MT-1
Dinâmica Força F MLT-2
Torque T ML2T-2
Energia E ML2T-2
Pressão p ML-1T-2
Propriedades dos Fluidos
Densidade ρ ML-3
Viscosidade µ ML-1T-1
Viscosidade Cinemática v L2T-1
Tensão superficial σ MT-2
Condutividade Térmica k MLT-3θ
Dimensões de Grandezas Derivadas
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Análise Dimensional
Uma grandeza ou grupo de grandezas físicas tem uma
dimensão que é representada por uma relação das grandezas
primárias, tem uma relação unitária, o grupo é denominado
adimensional, isto é, sem dimensão.
1
..Re
11
13
TML
LLTMLVDy
Equações Básicos AdimensionaisAdimensionais
Um exemplo de grupo adimensional é o número de Reynolds
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Análise Dimensional
Como o número de grupos adimensionais é relativamente menor que o número de variáveis físicas, há uma grande redução de esforço experimental para estabelecer a relação entre algumas variáveis;
Considerações sobre os grupos AdimensionaisAdimensionais
A relação entre dois números adimensionais é dada por
uma função entre eles com uma única curva relacionando-os;
Pode-se afirmar que os grupos adimensionais produzem melhor
aproximação do fenômeno do que as próprias variáveis.
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Análise Dimensional
Apresentar e interpretar dados experimentais;
Resolver problemas difíceis de estudar com solução analítica;
Estabelecer a importância relativa de um determinado fenômeno;
Modelagem física.
A análise dimensional é particularmente útil para:
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A Análise Dimensional é uma técnica de obtenção de
equações que pode representar leis físicas a partir de
considerações sobre a dimensionalidade das grandezas
envolvidas.
Análise Dimensional
A Análise Dimensional permite a conciliação dos
procedimentos teóricos e experimentais utilizados em
Hidráulica e Mecânica dos Fluídos.
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Verificação da homogeneidade das equações;
Mudança do sistema de unidade;
Otimização dos trabalhos experimentais, através da sistematização da coleta de
dados relativas a um número reduzido de variáveis, permitindo a generalização
dos resultados obtidos, acarretando assim economia em tempo e em recursos
materiais;
Estabelecer índices de semelhança para a concepção, construção, operação e
Interpretação dos resultados de modelos físicos.
Conciliar os procedimentos teóricos e experimentais.
Importância e aplicações da Análise Dimensional
Análise Dimensional
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Análise Dimensional
A análise dimensional é particularmente útil para:
É um meio para simplificação de um problema físico
empregando a homogeneidade dimensional para
reduzir o número das variáveis de análise;
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Análise Dimensional
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Análise Dimensional
Natureza da Análise Dimensional
Considere o escoamento em regime permanente,
incompressível de um fluido Newtoniano num tubo longo,
horizontal e que apresenta lisa
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Análise Dimensional
),,,,( VDfpl
Avaliar a queda de pressão no escoamento por unidade de comprimento do tubo (queda de pressão devida o atrito).
Fatores que contribuem para a queda de pressão∆ppll
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Análise Dimensional
Adotando os métodos experimentais:
Alterar uma das variáveis mantendo as demais constantes.
),,,,( VDfpl )tan,,( tesconsD Vversusp l
∆ppll
V
)tan,,( tesconsD
Figura 10 Queda de pressão em função da velocidade
Suponha que o teste seja feita
para 10 diferentes V
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Análise Dimensional
VD
fDV
F1
²²
Poderia repetir os experimentos cada um dos demais fatores isoladamente
)tan,,( tesconsV
)tan,,( tesconsVD
∆ppll
μ
∆ppll
D∆ppll
ρ
)tan,,( tesconsVD
Figura 11 Queda de pressão em função: D, μ, ρ
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Análise Dimensional
Suponha que o teste seja feita para 10 diferentes valores para cada constante;
Mudar o fluido utilizado;
Tempo dos ensaios;
Representação e interpretação dos dados;
Impossibilidade de um único gráficos com todas a variáveis.
Questões pendentes:
Suposições:
Objetivo: Generalizar as informações das variáveis num único gráfico.
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Análise Dimensional
Para que possamos exemplificar o objetivo mencionado anteriormente, suponha que nos seja dirigida a seguinte questão:
“Qual o valor da queda de pressão no tubo de diâmetro D2 ; quando o
fluido se desloca do ponto P1 e P2?”
Condição: A resposta da questão deve ser obtida sem se recorrer a ensaios.
É justamente para satisfazer esta condição
que recorremos à análise dimensional.
E para sua introdução deve-se inicialmente definir a função que
caracteriza o fenômeno
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Análise Dimensional
Pela análise dimensional os números adimensionais (números puros) que definem o fenômeno estudado, é dado da seguinte maneira:
∆pl – Queda de pressão por unidade.de área;
D - diâmetro da tubulação;
v – velocidade do fluido
ρ - massa específica do fluido
µ - viscosidade do fluido
VD
2
²V
pD l
1
Temos as seguintes variáveis que caracterizam o fenômeno
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Análise Dimensional
VDf
V
pD l
²
²V
pD l
VD
Figura 11 Queda de pressão utilizando parâmetros adimensionais
A queda de pressão no escoamento por unidade de comprimento do tubo (queda de pressão devida o atrito).
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o experimento consiste em variar o grupo adimensional:
e determinar o valor correspondente de:
Análise Dimensional
Considerações sobre os resultados:
VD
2
²V
pD l
1
Redução de cinco variáveis para dois (combinações adimensionais das cinco variáveis)
Pode ser usado com qualquer tubo e fluido que facilita a realização do experimento.
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Análise Dimensional
Considerações sobre os resultados:
A base para esta simplificação reside na consideração das dimensões das variáveis envolvidas nos grupos adimensionais serem produtos adimensionais;
ººº)²²)((
³)/(
²TLF
LTF
LFL
V
pD
TLl
14
1
ººº)(
))(²)((TLF
TF
LLTFVD
LTL
2
14
2
A base para a aplicação desta abordagem a uma ampla variedade de problemas é o Teorema de Buckingham Pi.
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Questionamento:
Qual é o número de grupos adimensionais necessário para substituir a relação original de variáveis.
A resposta é fornecida pelo teorema básico da análise dimensional: O Teorema de Buckingham Pi.
Teorema de Buckingham Pi
Uma equação dimensionalmente homogênea que envolve n n
variáveis pode ser reduzida a uma relação entre n - mn - m
produtos adimensionais (termos Pi) independentes onde m é o
número mínimo de dimensões de referencia necessário para
descrever as variáveis.
O Teorema de Buckingham Pi diz:
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Análise Dimensional
),,,,( VDfpl
Supondo a queda de pressão no escoamento por
unidade de comprimento do tubo (queda de pressão devida
o atrito). Descreva uma metodologia na determinação dos
termos PI’s.
Fatores que contribuem para a queda de pressão∆ppll
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
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Situação em que se combina as variáveis dependentes com outras variáveis de
modo a se obter um produto adimensional. Neste caso divide-se ou multiplica os
variáveis dependentes pelas independente até se chegar a uma adimensionalidade.
Determinação dos Termos Pi’s
Métodos das Variáveis repetidas
O procedimento segue uma serie de passos que podem ser seguidos na análise de qualquer problema.
Método Alternativo
Determinação por Inspeção
A determinação dos termos Pi pode ser desenvolvida reconhecendo os termos Pi são sempre constituídos por produtos de variáveis elevadas a potências apropriadas.
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Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
2º PASSO:
Expresse cada uma das variáveis em função das dimensões básicas.
1º PASSO: Liste todas as variáveis envolvidas no problema. Define-se n como o número de variáveis envolvidas;
n = 5 n = D, V, ρ, μ
³FLpl LD
LF 2
TLV 1
Utilizando as dimensões básica F, L e T, teremos que:
TLF 24
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
Determinar o número necessário de termos Pi. É utilizado aplicando o teorema de Buckingham Pi. Onde:
Termos Pi = n – m, n – m, onde nn é o número de variáveis do problema e mm é o número de dimensões básicas (passo 2)
3º PASSO:
Termos Pi = n – m = n – m = 5 - 3 = = 22
4º PASSO:
Escolha das variáveis repetidas. São iguais ao número de dimensões de referencia, ou seja:
Variáveis repetidas (dentre as variáveis independentes): 3 3
Variáveis repetidas = 3 = D, V, ρ
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
5º PASSO: Construção dos termos Pi pela multiplicação das variáveis não
repetidas pelas variáveis repetidas elevadas a expoentes que torne a
combinação adimensional
Combinar a variável dependente com as variáveis repetidas e formar os dois termos Pi’s. Deste modo:
cbal VDp1
ººº)²²)((
³)/(
²TLF
LTF
LFL
V
pD
TLl
14
1
cba
VD2
Resolvendo para o primeiro termo: temos que:1
A combinação deve ser adimensional
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
Para obtermos os expoentes da base, substituímos cada uma das variáveis por sua respectiva equação dimensional, inclusive o número adimensional. Para tem-se:1
ººº)( ²)(()( ) TLFF TLFTLLLCba
4131
Determinar os expoentes resultantes de modo que a combinação
resultante das dimensões básicas- F, L e T sejam adimensionais.
1 + C = 0 (para F)
-3 + a + b -4c = 0 (para L)
-b + 2c = 0 (para T)
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
FF: 1 + C = 0 a = 1a = 1
LL: -3 + a + b -4c = 0 b = -2b = -2;
TT: -b + 2c = 0 c = -1c = -1
Para tem-se:1 A solução deste sistema de equações algébricas fornece os
seguintes valores:
Logo o primeiro termo Pi será escrito:
²V
pD l
1
²V
pD l
1
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
ººº)( ²)(()( ) TLFTF TLFTLLLCba
4122
Para tem-se:
Determinar os expoentes resultantes de modo que a combinação
resultante das dimensões básicas- F, L e T sejam adimensionais.
1 + C = 0 (para F)
-2 + a + b -4c = 0 (para L)
1 –b - 2c = 0 (para T)
cba
VD2
6º PASSO: Construção dos termos Pi pra as variáveis restantes
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Prof. Fernando Oliveira- Uema 2011 41
Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
Para tem-se: cba
VD2
FF: 1 + C = 0 a = -1a = -1
LL: -2 + a + b -4c = 0 b = -1b = -1;
TT: 1 – b +2c + 2c = 0 c = -1c = -1
A solução deste sistema de equações algébricas fornece os
seguintes valores:
Logo o primeiro termo Pi será escrito:
VD 2
VD 2
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
7º PASSO: Verificar se todos os termos Pi são adimensionais. Utiliza-se as
unidades básicas: (FLT) e (MLT)
ººº)²²)((
))((
²TLF
LTF
L
V
pD
TLFLl
14
3
1
ººº)²)((
)(TLF
LTF
TF
VD TLL
14
2
2
ººº)²)((
))((
²TLM
LM
L
V
pD
TLTMLl
13
22
1
ººº))()((
)(TLM
MLLVD LTTML
31
11
2
De modo análogo:
![Page 43: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/43.jpg)
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
8º PASSO: Expressão da forma final da relação entre os termos pi e o
significado da relação
VDV
pD l
²
VDV
pD l
²
A expressão final será a seguinte:
Significado da expressão:
O resultado indica que pode-se estudar o problema com dois termos p
(em vez das cinco variáveis originais do problema). A função ø pode ser
determinada a partir de um conjunto adequado de experimentos.
![Page 44: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/44.jpg)
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Análise Dimensional
Metodologia para determinação dos parâmetros adimensionais.
VD
V
pD l
²
VD
V
pD l
²
A expressão dos termos pi pode ser rearranjada, escrevendo a equação
com o recíproco de de maneira que a ordem das variáveis possa ser
alterada.VD
VD
2Neste caso, pode-se exprimir π2 como:
E a relação entre π1 e π2 pode ser reescrita do seguinte modo:
Observações :
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Grupos Adimensionais
São extremamente importantes na correlação de dados experimentais;
Em razão das múltiplas aplicações dos grupos adimensionais nos estudos de modelos e aplicações de semelhança dinâmica, vários grupos foram criados nas diversas áreas que compõem o estudo da Mecânica dos Fluidos
Grupos Adimensionais da Mecânica dos Fluidos
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Grupos Adimensionais
Alguns dos grupos adimensionais mais importantes:
Número de Reynolds;Número de Reynolds;
Número de Froude;Número de Froude;
Número de Euler;Número de Euler;
Número de Mach;Número de Mach;
Número de Weber;Número de Weber;
Número de Nusselt;Número de Nusselt;
Número de Prandtl;Número de Prandtl;
![Page 47: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/47.jpg)
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Análise Dimensional
VL
Re
Número de Reynolds
Relação entre Forças de Inércia e Forças Viscosas
Aplicação: Um número de Reynolds “crítico” diferencia os regimes de escoamento laminar e turbulento em condutos na camada limite ou ao redor de corpos submersos;
Número de Froude
Relação entre Forças de Inércia e Peso (forças de gravidade);
Aplicação: Aplica-se aos fenômenos que envolvem a superfície livre do fluido; Também é útil nos cálculos de ressalto hidráulico, no projeto de estruturas hidráulicas e no projeto de navios.
gL
VFr
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Análise Dimensional
Número de Euler
Aplicação: Tem extensa aplicação nos estudos das máquinas hidráulicas e nos estudos aerodinâmicos. Situações que envolve pressão ou diferenças de pressão.
Número de Nusselt
Relação entre fluxo de calor por convecção e o fluxo de calor por condução no próprio fluido;
Aplicação: É um dos principais grupos adimensionais nos estudos de transmissão de calor por convecção.
2V
pEu
Relação entre Forças de Pressão e as Forças de Inércia;
K
hLNu
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Análise Dimensional
Número de Weber
Aplicação: É importante no estudo das interfaces gás-líquido ou líquido-líquido e também onde essas interfaces estão em contato com um contorno sólido;
Número de Mach
Relação entre Forças de Inércia e Forças Elásticas;
Aplicação: Importante onde a compressibilidade do fluido é importante. É o parâmetro mais importante quando as velocidades são próximas ou superiores à do som.
Relação entre Forças de Inércia e Forças de Tensão
Superficial;L
VWe
C
VMa
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Análise Dimensional
Número de Prandtl
Aplicação: É outro grupo adimensional importante nos estudos de transmissão de calor por convecção;
Relação entre a difusão de quantidade de movimento e difusão de quantidade de calor;a
VPr
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Análise Dimensional
Conclusão
A aplicação do teorema dos Pi’s é uma ferramenta muito útil no estudo;
Uma das utilizações na aplicação dos termos pi’s é o tratamento, interpretação e correlação de dados experimentais;
A análise dimensional não pode fornecer a resposta completa para qualquer problema porque esta ferramenta apenas indica os grupos adimensionais que descrevem o fenômeno e não as relações específicas entre os grupos adimensionais;
Os problemas mais simples são aqueles que envolvem poucos termos pi e as dificuldades cresce com o número de termos pi necessários para descrever o fenômeno e da natureza dos experimentos (é muito dificil obter dados experimentais adequados em qualquer experimentos).
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Problemas em Engenharia (principalmente na área de Térmica e Fluidos) dificilmente são resolvidos aplicando-se exclusivamente análise teórica;
Utilizam-se com freqüência estudos experimentais;
Muito do trabalho experimental é feito com o próprio equipamento ou com réplicas exatas;
Porém, a maior parte das aplicações em Engenharia são realizadas utilizando-se modelos em escala.
SEMELHANÇAS
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• Semelhança é, em sentido bem geral, uma indicação de que dois fenômenos têm um mesmo comportamento;
• Por exemplo: é possível afirmar que há semelhança entre um edifício e sua maquete (semelhança geométrica)
• Na Mecânica dos Fluidos o termo semelhança indica a relação entre dois escoamentos de diferentes dimensões, mas com semelhança geométrica entre seus contornos;
Semelhança
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• Geralmente o escoamento de maiores dimensões é denominado escala natural ou protótipoprotótipo;
• O escoamento de menor escala é denominado de modelomodelo.
Estudo em modelo reduzidoda Barragem de Pedrógão - Portugal
Semelhança
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• Geralmente o escoamento de maiores dimensões é denominado escala natural ou protótipoprotótipo;
• O escoamento de menor escala é denominado de modelomodelo.
Estudo em modelo reduzidoda Barragem de Pedrógão - Portugal
Semelhança
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Semelhança
Modelo
Protótipo
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Semelhança
ModeloProtótipo
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Modelo reduzido em escala geométrica da tomada d’água e da
comporta vagão da Usina Hidrelétrica de Paulo Afonso IV
(CHESF), no rio São Francisco, 1978.
Modelo reduzido do Brennand Plaza, no Recife, ensaiado notúnel de vento. Medidas de pressões devidas ao vento nasuperfície externa do edifício. Escala do modelo: 1/285
Estudo em modelo reduzido do
vale do rio Arade
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Utilização de Modelos em escala:
Vantagens econômicas (tempo e dinheiro);
Podem ser utilizados fluidos diferentes dos fluidos de trabalho;
Os resultados podem ser extrapolados; Podem ser utilizados modelos reduzidos
ou expandidos (dependendo da conveniência);
Semelhança
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• Para ser possível esta comparação entre o modelo e a realidade, é indispensável que os conjuntos de condições sejam FISICAMENTE SEMELHANTES;
O termo SEMELHANÇA FÍSICA é um termo geral que envolve uma variedade de tipos de semelhança:
•Semelhança Geométrica•Semelhança Cinemática•Semelhança Dinâmica
Semelhanças
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1. Semelhança Geométrica•Semelhança de forma;•A propriedade característica dos sistemas
geometricamente semelhantes é que a razão entre qualquer comprimento no modelo e o seu comprimento correspondente é constante;
•Esta razão é conhecida como FATOR DE ESCALA.
Semelhanças
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1. Semelhança Geométrica Deve-se lembrar que não só a forma global
do modelo tem que ser semelhante como também a rugosidade das superfícies deve ser geometricamente semelhante;
Muitas vezes, a rugosidade de um modelo em escala reduzida não pode ser obtida de acordo com o fator de escala – problema de construção/de material/de acabamento das superfícies do modelo.
Semelhanças
![Page 63: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/63.jpg)
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1. Semelhança Geométrica 1. 1 Escalas do modelo
Semelhanças
A razão entre o valor do modelo para o do protótipos são relacionados por escalas de comprimentosescalas de comprimentos, e são apresentadas da seguintes formas: 1:10 ou 1/10. ou seja, o modelo apresenta um décimo do tamanho do protótipo.
10
1
Pr
Lp
Lm
otótipo
Modelo
Obs: Neste caso, admite-se que todos os comprimentos relevantes (diâmetro, largura, etc.) apresentam a mesma escala de modo que o modelo é geometricamente similar ao protótipo.
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1. Semelhança Geométrica 1. 1 Escala de modelo
Semelhanças
p
m
V
V
otótipo
Modelo
Pr
Existem outras escala, por ex, por ex.: de velocidade; da viscosidade; da massa específica, etc.
p
m
otótipo
Modelo
Pr p
m
otótipo
Modelo
Pr
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2. Semelhança Cinemática:
Quando dois fluxos de diferentes escalas geométricas tem o mesmo formato de linhas de corrente;
É a semelhança do movimento;
Semelhanças
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3. Semelhança Dinâmica
– É a semelhança das forças;
– Dois sistemas são dinamicamente semelhantes quando os valores absolutos das forças, em pontos equivalentes dos dois sistemas, estão numa razão fixa;
Semelhanças
![Page 67: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/67.jpg)
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• Origens das Forças que determinam o comportamento dos Fluidos:
Forças devido à diferenças de Pressão; Forças resultantes da ação da viscosidade; Forças devido à tensão superficial; Forças elásticas; Forças de inércia; Forças devido à atração gravitacional.
Semelhanças
3. Semelhança Dinâmica
![Page 68: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/68.jpg)
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Grupo Adimensional
Nome Razão das Forças representadas
Símbolo habitual
UL
Número de Reynolds
Força de InérciaForça Viscosa
Re
_U_
(Lg)1/2
Número de Froude
Força de InérciaForça da gravidade
Fr
U L 1/2
Número de Weber
Força de InérciaForça de Tensão Superficial
We
UC
Número de Mach
Força de InérciaForça Elástica
M
Semelhanças
3. Semelhança Dinâmica
![Page 69: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/69.jpg)
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Semelhança
Para Ma
![Page 70: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/70.jpg)
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• Exemplos de estudos em modelosExemplos de estudos em modelos
– Ensaios em túneis aero e hidrodinâmicos;
– Escoamento em condutos;
– Estruturas hidráulicas livres;
– Resistência ao avanço de embarcações;
– Máquinas hidráulicas;
Semelhanças
![Page 71: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/71.jpg)
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EXERCÍCIO
Semelhanças
![Page 72: 7. analise dimencional](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062500/55cf995a550346d0339cf209/html5/thumbnails/72.jpg)
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1. FOX; MCDONALD, A.T., Introdução à Mecânica dos Fluidos. LTC Editora, 5ª Edição.
2. SONTAG, R; VAN WYLEN. Fundamentos da Termodinâmica, Edgard Bluxher, 2009;
3. White, F.M., Mecânica dos Fluidos, McGraw-Hill;
4. Cengel, Y.A., & Cimbala, J.M., Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações, McGraw-Hill;
5. Munson, B., Young, D. & Okiishi, T., Fundamentals of Fluid Mechanics, Wiley.
6. STREETER, Vitor L. , Wylie, E. Benjamin – Mecânica dos Fluidos. São Paulo. McGraw-Hill do Brasil, Ltda. 1982. 7edição.
7. Ranald. V. Giles, Jack B Evett, Cheng Liu. Mecânica de Fluidos e Hidráulica. 2ªEdição. Editora ABDR, 1996.
Bibliografia consultada