Mecânica dos Fluidos

Código:

EIG0024

Sigla:

MF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Calor

Ocorrência: 2009/2010 - 2S

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

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEIG	75	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	3	-	6	56	160

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Conhecer, compreender e analisar, com base nas leis fundamentais da mecânica e usando metodologias específicas, o comportamento dos fluidos em repouso e em movimento, com vista à resolução de problemas de mecânica dos fluidos na área da engenharia.

Espera-se que, ao fim de cerca de um mês, os alunos
1. Consigam caracterizar os fluidos em termos das suas propriedades e sejam capazes de resolver problemas simples envolvendo a lei de Newton da viscosidade.
2. Sejam capazes de aplicar os princípios da hidrostática à determinação de forças de pressão, incluindo a determinação dos respectivos centros de pressões, e à manometria.
3. Sejam capazes de aplicar a equação de Bernoulli ao estudo de escoamentos supostos ideais, incluindo a medição do caudal e da velocidade dos escoamentos.

Espera-se que, no final do período lectivo, os alunos
4. Conheçam e saibam aplicar os princípios básicos da análise dimensional e da semelhança na perspectiva do estudo experimental em mecânica dos fluidos.
5. Sejam capazes de aplicar as equações de conservação da massa e da energia ao estudo dos escoamentos em condutas, incluindo o cálculo das perdas de carga que afectam esses escoamentos, com vista ao dimensionamento de instalações simples.
6. Compreendam as curvas características de funcionamento das bombas e ventiladores, de forma a seleccionar correctamente esses equipamentos de acordo com as exigências das instalações.
7. Saibam determinar forças de interacção associadas aos escoamentos em torno de corpos neles imersos.

Programa

INTRODUÇÃO
Âmbito e relevância da Mecânica dos Fluidos. Conceito de fluido. Propriedades dos fluidos. Lei de Newton da viscosidade.

ESTÁTICA DOS FLUIDOS
Balanço de forças num elemento de fluido em repouso. Equação fundamental da Hidrostática. Manometria. 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. Descrições Lagrangeana e Euleriana. Noções de caudal e de velocidade média.

INTRODUÇÃO À DINÂMICA DOS FLUIDOS (escoamento invíscido)
2ª Lei de Newton aplicada a uma partícula fluida. Equações de Euler e de Bernoulli. Condições de aplicação da equação de Bernoulli. Pressões dinâmica e total. Ponto de estagnação. Tubos de Pitot e de Venturi. Medição da velocidade e do caudal.

EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS (formulação integral)
Equações de conservação da massa, da quantidade de movimento linear e da energia. Exemplos de aplicação.

ANÁLISE DIMENSIONAL E SEMELHANÇA. Adimensionalização de uma dependência funcional. Teorema dos “Pi” de Buckingham. Interpretação física dos grupos adimensionais mais comuns em Mecânica dos Fluidos. Semelhança e modelação. Condições de semelhança.

ESCOAMENTOS INTERIORES
Regimes de escoamento e zona de entrada. Cálculo de perdas de carga. Bombas e ventiladores: curvas características e ponto de funcionamento.

ESCOAMENTOS EXTERIORES
Força resultante sobre um corpo imerso num escoamento. Escoamento sobre uma placa plana (camada-limite). Arrasto e sustentação.

TRABALHOS LABORATORIAIS.

Bibliografia Obrigatória

Yunus A. Çengel, Robert H. Turner; Fundamentals of thermal-fluid sciences. ISBN: 007-123926-X

Bibliografia Complementar

Frank M. White; Fluid mechanics. ISBN: 978-0-07-128645-9
Bruce R. Munson... [et al.]; Fundamentals of fluid mechanics. ISBN: 978-0-470-39881-4

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de exposição da matéria programada e apresentação e resolução pelo docente de problemas ilustrativos de aplicação dos conceitos teóricos, bem como o seu enquadramento na prática da engenharia.
Aulas práticas para a discussão de exercícios com os alunos versando a matéria já leccionada.
É facultado um conjunto de problemas para resolução exclusiva pelos alunos; as respectivas dúvidas são esclarecidas no final da aula.
É ainda proposta a realização de trabalhos laboratoriais e a elaboração do respectivo relatório.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	60,00
1) Teste a 2/3 do semestre	Exame	2,00
2) Trabalhos laboratoriais	Trabalho escrito	12,00
3) Exame final	Exame	3,00
	Total:	-	0,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Acompanhamento das aulas	Estudo autónomo	45
Preparação para o teste	Estudo autónomo	12
Preparação para exame	Estudo autónomo	36
	Total:	93,00

Obtenção de frequência

Terão frequência os alunos regularmente inscritos que não excedam o número de faltas conforme as normas de avaliação em vigor e que obtenham uma média não inferior a 8 valores no conjunto dos componentes 1) e 2) de avaliação.

Fórmula de cálculo da classificação final

Teste: com peso de 25% para a nota final.
Trabalhos laboratoriais: com peso de 20% para a nota final.
Exame (*): com peso de 55% para a nota final, com mínimo de 7 valores.

(*) O exame incide sobre a generalidade do programa da disciplina.

Provas e trabalhos especiais

vide componentes de avaliação

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Avaliação para alunos dispensados de frequência conforme as normas de avaliação em vigor:
I) Alunos com frequência nos anos anteriores frequentando o corrente ano lectivo: a avaliação será idêntica à dos alunos regulares, mas o aluno está dispensado da presença nas aulas, se o desejar.
II) Alunos sem frequência: a avaliação será idêntica à dos alunos regulares.

Melhoria de classificação

Recurso ou melhoria de nota:
Os alunos com frequência poderão realizar uma prova de recurso ou de melhoria de nota à generalidade da matéria, mas o respectivo peso para a nota final será de 80%.

Observações

As salas de aula deverão possuir equipamento de projecção multimédia.