Mecânica dos Fluidos I

Código:

EM0029

Sigla:

MF I

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Calor

Ocorrência: 2016/2017 - 2S

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	281	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	2	-	6	58,5	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Analisar, compreender e caraterizar, com base nas propriedades respetivas e nas leis fundamentais da mecânica, o comportamento dos fluidos em repouso e em movimento. Recorrendo a metodologias específicas e, nalguns casos, introduzindo simplificações relevantes, resolver problemas de Mecânica dos Fluidos em engenharia e criar a base para a resolução de outros mais abrangentes, com os conhecimentos complementares a transmitir no âmbito da Mecânica dos Fluidos II.

Resultados de aprendizagem e competências

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Análise Matemática

Álgebra

Estática, Cinemática e Dinâmica

Termodinâmica

Programa

Introdução. Âmbito e relevância da mecânica dos fluidos, conceito de fluido, propriedades termodinâmicas dos fluidos, hipótese de meio contínuo. Conceito de pressão. Viscosidade, lei de Newton da viscosidade. Escoamento de Couette, condição de não-deslizamento. Fluidos newtonianos e não-newtonianos. Tensão superficial. Pressão de vapor e cavitação.
Estática dos fluidos. Pressão no seio de um fluido em repouso, invariabilidade da pressão com a direção. Princípio de Pascal. Princípio fundamental da hidrostática. Pressão absoluta e relativa. Manómetros e barómetros. Forças sobre superfícies imersas e respetivo centro de pressões. Impulsão.
Cinemática de escoamentos. Propriedades do campo de velocidades, perspetivas lagrangeana e euleriana, aceleração convectiva e local. Sistemas e volumes de controlo. Caudal e velocidade média, lei da conservação da massa (continuidade). Conceitos de trajetória, linha de corrente e linha de rasto.
Introdução à dinâmica dos fluidos. 2ª lei de Newton aplicada a uma partícula de fluido, integração ao longo de uma linha de corrente. Conceito de escoamento ideal. Equações de Euler e de Bernoulli. Interpretações da equação de Bernoulli. Pressão dinâmica e pressão de estagnação. Medições da velocidade e do caudal. Integração da 2ª lei de Newton na direção normal às linhas de corrente. Pressão em jatos livres.
Equações fundamentais - formulação integral. Teorema de transporte de Reynolds. Lei da conservação da massa. Lei de Newton e equação da quantidade de movimento linear. Balanço de forças atuantes num volume de controlo, forças de contacto e forças internas. Quantidade de movimento angular. Princípio da conservação da energia, 1ª Lei da termodinâmica. Aplicações.
Equações fundamentais - formulação diferencial. Movimento e deformações de elementos de fluido. Campo de aceleração num escoamento. Volume de controlo infinitesimal. Conservação da massa e simplificações. Limite de incompressibilidade para um escoamento. Quantidade de movimento linear. Forças atuantes sobre um volume de controlo infinitesimal. Fluidos newtonianos, equações de Navier-Stokes. Condições fronteira. Escoamentos de Couette e de Hagen-Poiseuille. Função corrente, vorticidade e irrotacionalidade. Função potencial.
Análise dimensional, semelhança e modelação. Homogeneidade dimensional, representação dimensional versus adimensional. Variáveis e dimensões de referência de um problema, adimensionalização de uma dependência funcional, teorema dos "Pi" de Buckingham. Grupos adimensionais e sua interpretação. Introdução à teoria da semelhança, modelos. Equações fundamentais da mecânica dos fluidos na forma adimensional.

Bibliografia Obrigatória

Frank M. White; Fluid mechanics. ISBN: 978-0-07-128645-9
Bruce R. Munson, ... [et al.]; Fluid Mechanics. ISBN: 978-1-118-31867-6

Bibliografia Complementar

Bird, R. Byron; Transport Phenomena. ISBN: 0-471-07395-4
Oliveira Luís Adriano 1952-; Mecânica dos fluidos. ISBN: 972-8480-13-X
Çengel Yunus A.; Mecânica dos fluidos. ISBN: 978-85-86804-58-8
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
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 Unidade de Crédito está organizada em três sessões semanais de 1,5 horas, sendo duas teóricas e uma teórico-prática.
Aulas teóricas: Exposição dos conceitos teóricos, discussão, apresentação e resolução de exemplos de aplicação.
Aula teórico-prática: Aplicações dos conceitos e resolução de problemas tipo. Esclarecimento das dúvidas dos alunos.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Teste	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	97,50
Frequência das aulas	63,00
Trabalho laboratorial	1,50
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Presença em, pelo menos, 75% das sessões teórico-práticas.
Participação na sessão laboratorial.

Fórmula de cálculo da classificação final

Duas provas de tipo teórico, em plataforma Moodle, uma a realizar a meio do semestre e a outra no final. Provas sem consulta. Duração de 25 minutos cada.

Exame escrito, na época de exames, de caráter prático. Consulta limitada (formulário). Duração de 120 minutos. O acesso a este exame exige um mínimo de 7/20 valores de média nas provas teóricas. A aprovação em época de exame exige também uma classificação mínima de 7/20 na prova prática.

A nota será formada com pesos de 30% para a média das provas teóricas e 70% para a prática.

Na época de recurso/melhoria de nota a avaliação incide, como um todo, nas componentes teórica e prática. Haverá uma única prova teórica, englobando todo o programa, e outra prática, ambas semelhantes às realizadas na época normal. Os pesos das duas componentes na classificação final (30% - 70%) e a classificação mínima em cada uma (7/20) serão também os mesmos.

A classificação final poderá ser ajustada em mais ou menos 1/20, função de critérios de assiduidade, interesse manifestado pelos temas e participação nas aulas.

 

Avaliação especial (TE, DA, ...)

De acordo com as normas da FEUP, em simultâneo e com as mesmas regras da prova de recurso.

Melhoria de classificação

De acordo com as normas da FEUP, em simultâneo e com as mesmas regras da prova de recurso.