Mecânica dos Fluidos

Código:

EIG0024

Sigla:

MF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Calor

Ocorrência: 2011/2012 - 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	87	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. Conheçam e saibam aplicar os princípios básicos da análise dimensional e da semelhança na perspectiva do estudo experimental em mecânica dos fluidos.
3. 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.
Espera-se que, no final do período lectivo, os alunos
4. Sejam capazes de aplicar a equação de Bernoulli ao estudo de escoamentos supostos ideais, incluindo a medição do caudal e da velocidade dos escoamentos.
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

1. Introdução à mecânica de fluidos: relevância do tema no contexto do curso, definições básicas, noção de meio contínuo, condição de não-deslizamento, massa volúmica, lei de Newton da viscosidade, conceito de pressão, pressão absoluta e pressão relativa, pressão de vapor e cavitação.
2. Análise dimensional e semelhança: relevância da análise dimensional, princípio da consistência dimensional, representação dimensional versus representação adimensional, teorema dos "Pi" de Buckingham, adimensionalização: selecção de variáveis e dimensões de referência, grupos adimensionais especiais. Introdução à teoria da semelhança: modelos, semelhança geométrica, cinemática e dinâmica.
3. Hidrostática: definições, lei de Pascal, manómetros e barómetros, forças hidroestáticas em superfícies planas imersas e centro de pressões, força de impulsão.
4. Cinemática de escoamentos: noção de escoamento e propriedades do campo de velocidades. Descrições lagrangeana e euleriana. Definição de caudal e de velocidade média, lei da conservação da massa (continuidade), conceitos de trajectória, linha de corrente e linha de rasto.
5. Equações de Bernoulli e energia: energia mecânica, a equação de Bernoulli, aplicações da equação de Bernoulli, análise de energia de escoamentos em regime estacionário, rendimento mecânico. Alguns sistemas de medição de caudal (Venturi e medidor de orifício) e velocidade (tubo de Pitot e sonda de Prandtl)
6. Análise de quantidade de movimento linear: segunda lei de Newton e a equação da quantidade de movimento linear, força resultante sobre um volume de controle, força de reacção hidrodinâmica.
7. Escoamentos interiores: escoamentos nos regimes laminar e turbulento, descrição das suas propriedades, decomposição de Reynolds, região de entrada e desenvolvimento do escoamento numa conduta, perfis de velocidade em regime laminar e turbulento, relação entre caudal e diferença de pressão, noção de perda de carga em linha. Coeficiente de fricção. Carta de Moody e equação de Colebrooke-White. Acessórios de condutas e noção de perdas de carga localizadas. Bombas e ventiladores: curvas características e ponto de funcionamento. Cavitação e altura de sucção.
8. Escoamentos exteriores: força resultante sobre um corpo imerso num escoamento. Escoamento sobre uma placa plana (camada limite). Forças de arrasto e sustentação. Coeficientes de arrasto e sustentação.

Bibliografia Obrigatória

Frank M. White; Fluid mechanics. ISBN: 978-0-07-128645-9
Marcel Escudier; The essence of engineering fluid mechanics. ISBN: 0-13-728296-6

Bibliografia Complementar

Bruce R. Munson... [et al.]; Fundamentals of fluid mechanics. ISBN: 978-0-470-39881-4
Luis Adriano Oliveira, António Gameiro Lopes; Mecânica dos fluidos. ISBN: 972-8480-13-X
Yunus A. Çengel, John M. Cimbala; Fluid mechanics. ISBN: 0-07-111566-8
Merle C. Potter, David C. Wiggert; Mechanics of fluids. ISBN: 0-13-571142-8

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Exposição dos conceitos e resolução de exercícios tipo nas aulas teóricas com todos os alunos. Resolução de exercícios nas aulas práticas por turma, e discussão de eventuais dúvidas surgidas na realização de exercícios pelos alunos.

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

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

Obtenção de frequência

Terão frequência os alunos regularmente inscritos que não excedam o número de faltas conforme as normas de avaliação em vigor.

Fórmula de cálculo da classificação final

Exame final com peso de 100%.

O exame é sem consulta e os alunos só poderão trazer caneta e calculadora, não sendo permitidas na sala de exame quaisquer máquinas com acesso ao exterior (computadores, tablets, telemóveis).

A assiduidade e a participação dos alunos nas aulas são também elementos de avaliação, que poderão influenciar a classificação final resultante da prova atrás mencionada em + 1 valor.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Conforma normas em vigor

Melhoria de classificação

Exame de recurso com peso de 100%.

O exame é sem consulta e os alunos só poderão trazer caneta e calculadora, não sendo permitidas na sala de exame quaisquer máquinas com acesso ao exterior (computadores, tablets, telemóveis).

Observações

As salas de aula deverão possuir equipamento de projecção multimédia (data show).