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CAPÍTULO 2. RESISTÊNCIA
- se V/ √ gh < 0, 4, o padrão de ondas é semelhante ao caso de profundidade infinita;
- se V/ √ gh se aproximar de 1, o ângulo da envolvente aproxima-se de 90 ◦ ;
- se V/ √ gh > 1, sin α = √ gh/V .
2.3.2 Resistência de atrito
A resistência de atrito do navio resulta do escoamento em torno da querena com número de
Reynolds elevado. Quando um corpo se move num fluido em repouso, uma fina camada de
fluido adere ao corpo em movimento, ou seja, tem velocidade nula relativamente ao corpo.
A variação de velocidade é elevada nas proximidades da superfície do corpo e diminui com
o aumento da distância ao mesmo. É prática habitual convencionar-se para a definição da
espessura da camada limite, a distância a partir da superfície do corpo até que a velocidade
do fluido seja 1% da velocidade do corpo.
Desenvolve-se assim da proa para a popa do navio uma camada limite tridimensional. Esta
camada limite inicia-se em escoamento laminar e sofre transição para o regime turbulento.
Normalmente, esta transição ocorre junto à proa do navio. Esta transição é controlada pelo
número de Reynolds do escoamento. Considerando o caso da placa lisa plana, a transição
ocorre para valores entre Re = 3×10 5 e Re = 10 6 . Em regime turbulento os efeitos dissipativos
de energia vão além do atrito molecular. Com crescente número de Reynolds, verificam-se
intensas trocas de quantidade de movimento em camadas adjacentes do fluido, ou seja, maior
transporte de energia.
No caso de uma placa plana, a espessura da camada limite turbulenta pode ser aproximada
por:
δx
L = 0, 37 (Re L) −1/5 (2.46)
Num navio, o gradiente lontitudinal de pressão na região da proa é, em geral, favorável
ao escoamento. Pelo contrário, este gradiente é adverso na região da popa e a camada limite
aumenta significativamente de espessura deixando de poder ser considerada pequena quando
comparada com o comprimento ou a boca do navio. Para todos os efeitos práticos, a camada
limite de um navio pode ser considerada completamente turbulenta.
A dependência da resistência de atrito com o número de Reynolds e com a rugosidade da
superfície é indicada pelo gráfico da Fig. 2.6. Para uma superfície rugosa, a resistência segue
a linha da superfície lisa até que, para um dado valor de Re, se separa e tem a partir daí
um andamento quase horizontal, ou seja, o coeficiente torna-se independente do Re. Quanto
mais rugosa for a superfície mais cedo se evidencia este comportamento.
A resistência de atrito de um navio é habitualmente dividida em duas componentes:
- a resistência a que ficaria sujeita uma placa plana com área equivalente;
- o aumento de resistência originado pela forma do navio.
A resistência de atrito foi estimada durante décadas por expressões empíricas como, por
exemplo, a fórmula de Froude:
R F = 1 − 0, 0043 (θ − 15) fSV 1,825 (2.47)