Mecânica dos Fluidos

Código:

EIG0024

Sigla:

MF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Energia

Ocorrência: 2020/2021 - 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
MIEGI	138	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	2	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Analisar, compreender e caraterizar, com base nas leis fundamentais da mecânica e metodologias específicas, o comportamento dos fluidos, em repouso e em movimento, com vista à resolução de problemas de mecânica dos fluidos em engenharia.

Resultados de aprendizagem e competências

Espera-se que no final do semestre os alunos:

1. Consigam caraterizar os fluidos pelas suas propriedades e resolver problemas simples com a lei de Newton da viscosidade;
2. Sejam capazes de aplicar os princípios da estática dos fluidos à manometria e à caraterização das forças de pressão sobre superfícies planas imersas;
3. Dominem os aspetos fundamentais da cinemática e da dinâmica no contexto da mecânica dos fluidos;
4. Entendam as vantagens de utilizar a análise dimensional e os princípios da semelhança em problemas da mecânica dos fluidos;
5. Saibam aplicar as equações de conservação da massa e da energia a escoamentos viscosos em condutas, calcular perdas de carga, necessidades de energia e caudal disponível, e dimensionar condutas simples;
6. Entendam e saibam utilizar as curvas caraterísticas das bombas e ventiladores, visando a seleção e a análise do funcionamento desses equipamentos;
7. Saibam caraterizar as forças resultantes da ação de escoamentos sobre corpos neles imersos.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Introdução. Âmbito da Mecânica dos Fluidos. Conceito de fluido e propriedades termodinâmicas mais relevantes. Hipótese de meio contínuo. Viscosidade e Lei de Newton da viscosidade. Fluidos newtonianos e não-newtonianos. Tensão de vapor e cavitação.
Estática dos fluidos. Pressão no seio de um fluido em repouso. Invariabilidade da pressão com a direção. Princípio de Pascal. Equação fundamental da hidrostática. Manometria. Forças em superfícies planas imersas. Impulsão.
Noções de cinemática. Propriedades do campo de velocidades. Aceleração local e convectiva. Perspetivas Lagrangeana e Euleriana. Sistemas e volumes de controlo. Caudal e velocidade média, lei da conservação da massa (continuidade).
Formulação integral. Teorema do transporte de Reynolds. Conservação da massa. Conservação da energia (1ª lei da Termodinâmica). Simplificações à equação da conservação da energia. Escoamentos ideais. Equação de Bernoulli. Interpretações da equação de Bernoulli. Pressão dinâmica e pressão de estagnação. Medições da velocidade e do caudal.
Análise dimensional e semelhança. Variáveis e dimensões de referência de um problema. Grupos adimensionais mais comuns em mecânica de fluidos e seu significado. Regras de semelhança e modelação de escoamentos.
Escoamento viscoso em condutas. Regimes laminar e turbulento. Zona de desenvolvimento. Perda de carga em linha. Coeficiente de Darcy e equação de Darcy-Weisback. Perfil parabólico e solução para o caso laminar. Perfil logarítmico, equação de Colebrooke e diagrama de Moody. Perdas localizadas. Problemas inversos: determinação do caudal e dimensionamento de condutas. Associação de condutas.
Bombas e ventiladores. Curvas caraterísticas e ponto de funcionamento. Cavitação e capacidade de aspiração de bombas. Associação de bombas em série e em paralelo.
Escoamentos exteriores. Noções elementares de camada limite. Ação de escoamentos sobre corpos não fuselados. Forças e coeficientes de arrasto e de sustentação.

Bibliografia Obrigatória

Frank M. White; Fluid mechanics. ISBN: 0-07-116848-6
Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi; Fundamentals of fluid mechanics. ISBN: 0-471-17024-0

Bibliografia Complementar

Yunus A. Çengel, John M. Cimbala ; trad. Katia Aparecida Roque, Mario Moro Fecchio; Mecânica dos fluidos. ISBN: 978-85-86804-58-8
Luis Adriano Oliveira, António Gameiro Lopes; Mecânica dos fluidos. ISBN: 972-8480-13-X
Merle C. Potter, David C. Wiggert; Mechanics of fluids. ISBN: 0-13-571142-8

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas: Exposição dos conceitos teóricos em video, disponibilizado antecipadamente aos estudantes; no horário da aula, sessão síncrona para explicação de aspetos complementares, discussão e esclarecimento de dúvidas.
Aulas teórico práticas: Sessão síncrona para resolução de problemas tipo e esclarecimento das dúvidas dos alunos.

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

N.a., ensino à distância.

Fórmula de cálculo da classificação final

Exame escrito, com questões de caráter teórico e resolução de exercícios práticos.
Consulta limitada (formulário), duração de 90 minutos.
A componente teórica tem um peso de 25% na classificação. A componente prática, 75%. É exigido um mínimo de 7/20 valores em cada componente.

A avaliação na época de recurso/melhoria ocorre nos mesmo moldes da prova da época normal. 

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

Provas e trabalhos especiais

Não estão previstos.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

De acordo com as normas da FEUP 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.

Observações

Devido às alterações ao funcionamento das atividades letivas decorrentes da crise provocada pela COVID19 foi necessário, já no decurso do semestre, proceder a alterações à metodologia de avaliação e fórmula de cálculo da classificação final.

A avaliação será constituída por uma única prova escrita a realizar na época de exames, presencial, com consulta limitada a um formulário, com a duração de 90 minutos, cobrindo todo o programa e englobando perguntas de tipo teórico e exercícios.
A classificação na UC será a classificação obtida nesta prova.

Na época de recurso/melhoria de classificação haverá uma prova do mesmo tipo que a realizada na época de exames.

A classificação final na UC será a melhor de entre as obtidas na época de exames e na época de recurso.