Mecânica dos Fluidos

Código:

EBE0011

Sigla:

MFLU

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências de Engenharia

Ocorrência: 2007/2008 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIB	28	Plano de estudos oficial	2	-	6	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se que o aluno desenvolva um pensamento crítico e criativo na resolução de problemas de mecânica dos fluidos.

Programa

1 - Introdução e conceitos fundamentais.
Os fluidos, a Mecânica dos Fluidos e a Bioengenharia. Forças que actuam no seio de um fluido. A hipótese do continuum e suas limitações em sistemas biológicos. Lei de Newton da viscosidade. Homogeneidade dimensional. Dimensões e sistemas de unidades. Fluidos Newtonianos e não-Newtonianos.

2 - Hidrostática.
Pressão sobre um elemento de fluido. Pressão absoluta e pressão relativa. Equação Fundamental da Hidrostática. Manometria. O paradoxo da hidrostática. Forças em superfícies submersas. Impulsão. Aplicações.

3 - Cinemática do escoamento de fluidos.
Descrição Eulereana e Lagrangeana de um escoamento. Campos de velocidade e pressão. Visualização de escoamentos. Vectores velocidade e aceleração ao longo de uma linha de corrente.

4 - Equação de Bernoulli.
A equação de Bernoulli ao longo de uma linha de corrente. Aplicações: jactos livres, medidores de caudal (medidor de Venturi, medidor de orifício e descarregadores) e medidores de velocidade (tubo de Pitot).

5 - Análise integral em volumes de controlo finitos.
Teorema de Transporte de Reynolds. Equação da continuidade. Equação da energia. Equação da quantidade de movimento linear. Aplicações.

6 - Análise dimensional.
Teorema de pi Buckingham. Grupos adimensionais comuns em Mecânica de Fluidos. Teoria dos modelos, semelhança cinemática, dinâmica e geométrica. Aplicações.

7 - Escoamentos laminar e turbulento.
Escoamento em regime laminar. Equação de Hagen-Poiseuille. Escoamentos interiores em organismos. Bifurcação eficiente de vasos sanguíneos. Lei de Murray.
Escoamento em regime turbulento: experiência de Reynolds; conceitos fundamentais; perfil de velocidade.

8 - Escoamento em tubagens e sistemas de bombagem.
Perdas de carga em tubagens. Diagrama de Moody. Perdas de carga localizadas. Comprimento equivalente. Perdas de carga em tubagens não-circulares. Diâmetro equivalente. Escoamento em tubagens múltiplas. Sistemas de bombagem. Dimensionamento de tubagens. Cálculo da potência de bombagem. Curva característica e curva da instalação. Ponto de funcionamento. Aplicações.

9 - Camada limite e forças sobre objectos submersos.
Interpretação qualitativa e caracterização matemática simples. Comprimento de entrada numa tubagem. Desenvolvimento da camada limite. Forças de arrasto e de sustentação. Velocidade terminal.

10 - Noções de fluidos não-Newtonianos.
Equações constitutivas. Modelo de fluido Newtoniano generalizado. Fluidos viscoelásticos. Conceitos elementares em reometria. Funções materiais. A reologia do sangue.

Bibliografia Obrigatória

B.R. Munson, D.F. Young, T.H. Okiishi; Fundamentals of Fluid Mechanics, 5th Edition, John Wiley & Sons Inc., 2005. ISBN: 9780471675822
J.M. Campos; Notas para o Estudo da Mecânica de Fluidos

Bibliografia Complementar

F.M. White; Fluid Mechanics, 6th Edition, McGraw-Hill Science Engineering , 2006. ISBN: 978-0-073-30920-0

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Os conceitos teóricos são apresentados em duas aulas teórico-práticas semanais de 1,5 h cada, sendo apresentados e discutidos alguns exemplos de aplicação.
Os alunos são incentivados a efectuar problemas de aplicação fora das aulas, estando o docente disponível para esclarecimento de dúvidas. Ao longo do semestre serão propostos cinco conjuntos de dois problemas, para serem resolvidos em grupos de dois alunos. Uma hora semanal é dedicada a trabalhos laboratoriais, sendo alguns dos trabalhos integradores dos conhecimentos adquiridos nas diversas disciplinas do presente semestre (trabalhos integrados).

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Aulas da disciplina (estimativa)	Participação presencial	56,00
Resolução dos TPC	Trabalho escrito	10,00		2007-12-14
Trabalhos Laboratoriais	Trabalho escrito	24,00		2007-12-14
Exame Final	Exame	3,00		2008-02-16
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Frequência das aulas.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final envolve as seguintes componentes:

1 - Componente teórico prática
1.1- Resolução de cinco conjuntos de dois problemas fornecidos pelo docente ao longo do semestre (para serem resolvidos em grupos de dois alunos) - 15% (TPC)
1.2- Exame final - 60% (EF)

2- Componente dos trabalhos laboratoriais - 25% (TL)

CLASSIFICAÇÃO FINAL = 0.15 * TPC + 0.60 * EF + 0.25 * TL

NOTA: A aprovação à disciplina requer uma classificação no exame final igual ou superior a 8 valores, e uma média ponderada das componentes da avaliação igual ou superior a 10 valores.

Provas e trabalhos especiais

Ver ponto 1.1. da Classificação Final.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

n.a.

Melhoria de classificação

Realização de exame.