Mecânica dos Fluidos I

Código:

EM0029

Sigla:

MF I

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Calor

Ocorrência: 2010/2011 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Fluidos e Energia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEM	217	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	3	-	6	56	160

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Conhecer os fundamentos da Mecânica dos Fluidos, designadamente a caracterização dos fluidos e das suas propriedades.

Conhecer as leis fundamentais que regulam o comportamento dos fluidos em repouso e a sua acção sobre as superfícies confinantes.

Aprender e saber aplicar os princípios de conservação de massa, quantidade de movimento e energia na Mecânica dos Fluidos. Conhecer as formas diversas em que estes princípios são formulados, tanto na formulação integral como na diferencial.

Conhecimento e aplicação dos princípios da análise dimensional e da semelhança.

Como objectivo final (e em conjunto com a Mecânica dos Fluidos II) pretende-se que o aluno adquira a capacidade para resolver problemas concretos de Mecânica dos Fluidos em qualquer área de engenharia, em particular na Engenharia Mecânica.

Programa

INTRODUÇÃO
Âmbito e relevância da Mecânica dos Fluidos.
Conceito de fluido. Fluidos newtonianos e não-newtonianos. Lei de Newton da viscosidade.
Grandezas e variáveis fundamentais em Mecânica dos Fluidos. Homogeneidade dimensional.

ESTÁTICA DOS FLUIDOS
Balanço de forças num elemento de fluido em repouso. Equação fundamental da Hidrostática. Manometria. Pressão absoluta e pressão relativa. Pressão atmosférica. Medição da pressão. Forças sobre superfícies imersas. Determinação do centro de pressões. Impulsão.

CINEMÁTICA DOS FLUIDOS
Noção de escoamento. Propriedades do campo de velocidades. Linhas de corrente e trajectórias. Visualização e técnicas de visualização de escoamentos. Descrições Lagrangeana e Euleriana. Noções de caudal e de velocidade média.

DINÂMICA DOS FLUIDOS (fluidos invíscidos)
2ª Lei de Newton aplicada a uma partícula fluida. Integração ao longo de uma linha de corrente. Equações de Euler e de Bernoulli . Condições de aplicação da equação de Bernoulli. Pressões dinâmica e total. Ponto de estagnação. Linha de energia e cota piezométrica. Tubos de Pitot e de Prandtl e medição de velocidade. Perfis de velocidade e velocidade média.
Integração da 2ª lei de Newton na direcção normal às linhas de corrente. Pressão em jactos livres.


DINÂMICA DOS FLUIDOS (formulação integral)
Teorema de transporte de Reynolds. Equações da conservação da massa, da quantidade de movimento linear (linear e angular) e da energia. Exemplos de aplicação.

DINÂMICA DOS FLUIDOS (formulação diferencial)
Conservação da massa e da quantidade de movimento (equações de Navier-Stokes). Condições fronteira. Exemplos de aplicação - escoamentos de Couete e de Hagen-Poiseuille.

ANÁLISE DIMENSIONAL E SEMELHANÇA. Adimensionalização de uma dependência funcional. Teorema dos “Pi” de Buckingham. Adimensionalização: selecção de variáveis e dimensões de referência. Carácter “único” dos Pi. Interpretação física dos grupos adimensionais mais comuns em Mecânica dos Fluidos.
Semelhança e modelação. Condições de semelhança.
Adimensionalização das equações fundamentais da Mecânica dos Fluidos.

Bibliografia Obrigatória

Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi and Wade W. Huebsch; Fundamentals of Fluid Mechanics, Wiley, 2009. ISBN: ISBN 978-0-470-26284-9
Munson, Bruce R.; Fundamentals of fluid mechanics. ISBN: 0-471-17024-0
White, Frank M.; Fluid Mechanics. ISBN: 0-07-119911-X

Bibliografia Complementar

Ludwig Prandtl, O.G. Tietjens, L. Rosenhead (Translator) ; Fundamentals of Hydro- and Aeromechanics , Dover Publications , 1957. ISBN: ISBN: 0-486-60374-1
G. M. Homsy , H. Aref , K. S. Breuer , S. Hochgreb , J. R. Koseff , B. R. Munson, K. G. Powell , C. R. Robertson , S. T. Thoroddsen; Multimedia Fluid Mechanics - Multilingual Version CD-ROM, Cambridge University Press, 2003. ISBN: ISBN-10: 0521604761 | ISBN-13: 9780521604765
Bird, R. Byron; Transport Phenomena. ISBN: 0-471-07395-4
G.A. Tokaty; A History of the Philosophy of Fluid Mechanics , Dover Publications, 1994. ISBN: 0-486-68103-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A disciplina está organizada em 2 aulas teóricas por semana (1 hora de duração cada) e 1 aula prática de 2 horas.

A matéria é exposta nas aulas teóricas.

Na aula prática são resolvidos problemas ilustrativos e discutidos aspectos de consolidação dos conhecimentos transmitidos.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	56,00
Exames	Exame	5,00
Participação em aula de laboratório	Trabalho laboratorial	2,00
	Total:	-	0,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Estudo téorico e realização de exercício	Estudo autónomo	99
	Total:	99,00

Obtenção de frequência

Não exceder o número máximo de faltas às aulas práticas (25%), de acordo com as regras em vigor.

Participar na aula de laboratório.

Fórmula de cálculo da classificação final

(A) Duas provas de aferição realizadas ao longo do semestre (20%)
(B) Exame final (80%)
NOTA PROVISÓRIA = 0.2 A + 0.8 B

Haverá uma prova de recurso, constituída por duas partes, semelhantes às partes A e B referidas acima, sendo a nota do recurso final apurada da mesma forma:
NOTA RECURSO = 0.2 A + 0.8 B.
A NOTA FINAL será a melhor de entre a NOTA PROVISÓRIA e a NOTA RECURSO.

A informação das aulas (assiduidade, participação, etc.) poderá ser utilizada em eventuais ajustamentos da nota final, até ao limite de 1/20.

Alunos com classificação superior a 16 (dezasseis) valores poderão ser submetidos a prova oral.

Será acrescida até ao máximo de 1/20 a classificação de alunos que de forma voluntária colaborem e terminem com sucesso actividades propostas e sob a coordenação do corpo docente.

Estas actividades, a decorrer durante o semestre, incluem, entre outras, contribuições para a "BASE DE DADOS DE PERGUNTAS" com perguntas para os testes electrónicos de aprendizagem e treino.

Provas e trabalhos especiais

As provas de aferição (A) assim como a primeira parte da prova de recurso serão realizadas em plataforma informática, em sala apropriada para o efeito, e obedecem ao formato designado por “teste americano”.

A primeira destas provas (A) realizar-se-á no dia 2 de Novembro, e a segunda no dia 7 de Dezembro, entre as 11:00 e as 12:00; em substituição da aula téorica prevista para esses dias.

Uma das aulas práticas tem lugar no laboratório. Os trabalhos executados pelos alunos não dão lugar à elaboração de qualquer relatório, mas serão abrangidos através de perguntas específicas, em qualquer das provas de avaliação da disciplina.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação será realizada simultaneamente e nos mesmos termos que a prova de recurso.