Mecânica dos Fluidos

Código:

EBE0011

Sigla:

MFLU

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências de Engenharia

Ocorrência: 2012/2013 - 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	85	Plano de estudos oficial	2	-	5	42	135

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se que o aluno desenvolva um pensamento crítico e criativo na resolução de problemas de mecânica dos fluidos, com particular realce em aplicações de Bioengenharia.

Programa

1 - Introdução e conceitos fundamentais.
Os fluidos, a Mecânica dos Fluidos e a Bioengenharia. Forças que atuam 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. Equilíbrio relativo. Aplicações.

3 - Cinemática do escoamento de fluidos.
Descrição de Euler e de Lagrange de um escoamento. Campos de velocidade e pressão. Visualização de escoamentos. Vetores 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: jatos livres, medidores de caudal (medidor de Venturi, medidor de orifício e descarregadores) e medidores de velocidade (tubo de Pitot – exemplos na natureza).

5 - Análise integral em volumes de controlo finitos.
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 objetos submersos.
Interpretação qualitativa e caracterização matemática simples. Comprimento de entrada numa tubagem. Desenvolvimento da camada limite. Forças de arrasto e de sustentação. Velocidade terminal. Aplicações.

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

Bruce R. Munson... [et al.]; Fundamentals of fluid mechanics. ISBN: 978-0-470-39881-4
J.M. Campos; Notas para o Estudo da Mecânica de Fluidos

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Os conceitos teóricos são apresentados em duas aulas teórico-práticas semanais de 1 h cada, sendo apresentados e discutidos alguns exemplos de aplicação. Na 3ª aula de 1h serão exclusivamente abordados exemplosde aplicação.
Os estudantes são incentivados a efetuar problemas de aplicação fora das aulas, estando o docente disponível para esclarecimento de dúvidas.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	39,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Assiduidade às aulas, de acordo com os regulamentos em vigor.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da unidade curricular consistirá na realização de três mini-testes e exame final:

A classificação final (CF) será calculada por:

CF = (25% MT + 75%EF)

Os mini-testes terão todos igual peso na parte de avaliação distribuída.

Os alunos terão frequência à disciplina se tiverem uma classificação final superior a 6 valores.

Provas e trabalhos especiais

n.a.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame final.

Melhoria de classificação

Exame final. Os alunos poderão pedir para a parte da avaliação distribuída contar na nota final de melhoria (25%)

Observações

n.a.