Introdução à Mecânica dos Fluídos - Fox - McDonald - Pritchard - 8ª Edição

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____________*Recurso disponível apenas para a edição original em língua inglesa. (N.E.)
MaterialSuplementarEste livro conta com os seguintes materiais suplementares:• Apêndice H arquivo em formato (.pdf) que contém uma revisão sintética do Microsoft Excel (acesso livre);• Classic Videos coletânea de vídeos clássicos em inglês sobre mecânicas dos fluidos em preto e branco (acesso livre).Disponível no site do Massachusetts Institute of Technology (MIT – Instituto de Tecnologia de Massachusetts):<http://web.mit.edu/hml/ncfmf.html>. Acesse o vídeo clássico Boundary layer control (controle de camadalimite)pelo link: <http://www.youtube.com/watch?v=w1Q6NJPpkk>.*• Conteúdo online dos capítulos arquivos em formato (.pdf) que disponibiliza conteúdo das seções online indicadas nolivrotexto (acesso livre);• Ilustrações da obra em formato de apresentação (acesso restrito a docentes);• Lecture PowerPoint Slides arquivos em formato (.ppt) com apresentações em inglês para uso em sala de aula (acessorestrito a docentes);• Modelos em Excel arquivos em formato (.xls) com planilhas de dados (acesso livre);• Solutions Manual arquivos em formato (.pdf) que apresentam as soluções de todos os problemas do livrotexto eminglês (acesso restrito a docentes);• Vídeos coletânea de vídeos temáticos em inglês coloridos ou em preto e branco, indicados no livrotexto. Disponívelno site:• <http://bcs.wiley.com/hebcs/Books?action=mininav&bcsId=6187&itemId=0470547553&assetId=233351&resourceId=22858&newwindow=true>.*O acesso ao material suplementar é gratuito, bastando que o leitor se cadastre em: http://genio.grupogen.com.br
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Compressível e IncompressívelEsco
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um bocal supersônico (um equipamen
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construtores de discos rígidos est
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em que q = 5 × 10 4 m 2 /s. Trace
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u = 1 m/s ν = 2 m/s 0 ≤ t < 2 sO
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puxada em posição centrada atrav
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M = 0,10 kg r = 25R = 50 mmH = 80 m
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2.67 O viscosímetro de cone e plac
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D (mm) 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 1
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____________1A STP (Standard Temper
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ligado a ele. Em última análise,
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CLÁSSICOVÍDEOMagnetohidrodinâm
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Fig. 3.2 Pressões absoluta e manom
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pressão sanguínea normal em um se
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Manômetro de reservatório e tubo
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escoa no interior dos tubos A e B.
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máxima capacidade de fornecimento
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(em inglês)3.4 Sistemas Hidráulic
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Fig. 3.6 Distribuição de pressão
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Podemos agora considerar diversos e
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3.6 FORÇA SOBRE UMA SUPERFÍCIE VE
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✔ O uso da equação de momento,
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comporta mostrada é articulada em
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vez determinadas as forças do flui
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e com p ar quente = p atm✔ Este p
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hidrostática sobre um planoForça(
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p (em 10 3 Pa) 101.4 100.8 100.2 99
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3.22 O manômetro mostrado contém
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3.29 Um tanque retangular, aberto p
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3.46 Uma porta de acesso, de 1 m de
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3.58 Uma janela de acesso, na forma
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3.69 Para a geometria mostrada, qua
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largura é w = 35 m. Determine o m
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*3.90 Determine o peso específico
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*3.109 Uma tigela é invertida e em
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*3.122 Se o recipiente do Problema
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a primeira máquina do mundo em esc
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indica que estudaremos uma região
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que nós selecionamos uma porção
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a taxa de variação da propriedade
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VÍDEOConservação de Massa: Enchi
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Escolha um volume de controle fixo,
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espessura da camada-limite na posi
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Mas, e entãoO único lugar onde ma
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As Eqs. 4.17a e 4.17b são as nossa
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ambos os casos, a água proveniente
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pressão atmosférica age sobre a s
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que, nos exemplos anteriores, nós
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que u 1 é a componente x da veloci
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(1) F Considerações: f (despreze
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(1) F Considerações: Sx Tcorreia
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superfície do tubo de corrente na
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que, para um dado bocal, a pressão
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F (4) Bx 0. =Escoamento incompress
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a aceleração retilínea do sistem
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(1) F Considerações: Sx 0, pois n
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(a) A aceleração inicial do fogue
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em tempo t = 0,A aceleração do VC
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Exemplo 4.14 REGADOR GIRATÓRIO DE
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que A é a área da seção transve
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(Note que alguns textos usam a nota
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Exemplo 4.16 COMPRESSOR: ANÁLISE D
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problema ilustra o uso da primeira
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problema ilustra o uso da primeira
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____________1Para um volume de cont
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de Bernoulli (escoamento incompress
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ativamente. Suponha que, em um audi
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(21ºC) escoa a uma velocidade méd
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4.37 O perfil de velocidade para es
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orifício é dada, aproximadamente,
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, em que y é a distância vertical
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no lugar?4.78 Água está escoando
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4.87 Um jato livre de água, com á
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4.97 Água escoa em regime permanen
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4.105 Um fluido com massa específi
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*4.114 Um disco de 2 kg é restring
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movimento horizontal dentro da fres
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4.135 O prato circular, cuja seçã
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4.144 se o carrinho do Problema 4.1
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*4.158 Um jato vertical de água at
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4.175 O tanque mostrado pode movime
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*4.186 O cotovelo redutor de 90° d
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*4.196 No Problema 4.195, calcule a
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4.212 Líquido escoando a alta velo
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Power, uma empresa de energia das o
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Em coordenadas retangulares, o volu
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Exemplo 5.1 INTEGRAÇÃO DA EQUAÇ
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0+ Vt.problema demonstra o uso da e
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Tabela 5.2Fluxo de Massa através d
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de modo que a Eq. 5.3 é automatica
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o campo de velocidade para o escoam
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Fig. 5.4 Elemento de fluido finito
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Uma vez quetemosFig. 5.6 Movimento
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o escoamento bidimensional, em regi
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em que ωx é a rotação sobre o e
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campos de escoamento com movimento
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0, os segmentos de linhas ac e bd s
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a (1,1)b (1,2)c (2,2)d (2,1)Exemplo
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Então, para um sistema infinitesim
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em que p é a pressão termodinâmi
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Os termos cancelados para simplific
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líquido viscoso enche o espaço an
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Duas condições de contorno são n
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Na prática, não há solução ana
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empresa ANSYS, Inc. © 2008.)A DFC
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Exemplo mostra uma aplicação simp
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do canal. Em seguida, atribuímos u
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Fig. 5.16 Exemplo de uma malha usad
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equações discretas e de condiçõ
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da solução e iteragir até que ha
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Fig. 5.20 História da convergênci
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da continuidade (geral, coordenadas
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ambos os esportes, de verão e inve
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possível componente θ da velocida
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em que A = 3 × 10 -5 ppm (partes p
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5.67 Considere novamente o campo de
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5.90 Considere que o filme líquido
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Introdução à Dinâmica dos Fluid
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Para fazer isso, siga os passos des
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da Onda: A Central LimpetEnergiajá
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a água subir e descer, e provocand
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Fig. 6.1 Movimento de uma partícul
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problema, nós consideramos que a v
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explicar a perda de pressão em um
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Em uso, a seção de medição deve
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p 0 é a pressão de estagnação n
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tubo em U atua como um sifão de á
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(1) Escoamento em regime permanente
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problema fornece uma dica de como u
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(−ρ 1 V 1 A 1 ) + (ρ 2 V 2 A 2
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escoa em regime permanente de um gr
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carga total também como sendo a li
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Em coordenadas cilíndricas, a part
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não viscoso simplifica considerave
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entãotambémMais uma vez, concluí
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de Escoamentos Planos ElementaresSu
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Fonte e Vórtice (vórtice em espir
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que V Note r 0 ao longo de r = a, d
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Solução:funções de corrente pod
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as distribuições de pressão, o v
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equação de Bernoulli em regime tr
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6.7 Considere o campo de escoamento
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6.23 Um “chip” retangular de mi
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e w é a profundidade da curva.6.33
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6.49 A água escoa em um duto circu
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Determine a vazão volumétrica de
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6.78 O nível de água em um grande
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*6.90 Se a água no tubo do Problem
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planilha Excel do Exemplo 6.10.)*6.
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____________1Para o caso de escoame
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aproveitamento da energia das corre
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7.1 As Equações Diferenciais Bás
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utilizando esferas com diâmetros d
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7.3 O Teorema Pi de BuckinghamNa se
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queda de pressão Δp, para escoame
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✔ Cada grupo Π é único (por ex
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n − m = 2 resultarão adimensiona
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Todos os parâmetros adimensionais
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Quando dois escoamentos têm distri
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As condições de teste com o model
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Fig. 7.2 Dados do teste de modelo e
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seguintes dados de teste em um tún
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problema ilustra um fenômeno comum
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constante descreve todas as condiç
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• Instalação Transônica Nacion
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Center, Report 3039 (Revised), Nove
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problema.7.20 A velocidade, V, de u
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Em um forno de convecção assistid
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1:8. Se o inseto bate suas asas 60
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m/s. Calcule a velocidade, o empuxo
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Escoamento Interno Viscoso e Incomp
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Visualização da turbina eólica F
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alta densidade irá gerar forças d
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(em inglês)VÍDEOEscoamento Desenv
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Se a pressão no centro do elemento
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de Velocidade MáximaPontoPara dete
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Para termos certeza de que o escoam
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mancal de virabrequim em um motor d
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problema aproximamos o escoamento d
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tensão de cisalhamento nula na sup
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ouComo τrx = μdu/dr, temosePrecis
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(1) Escoamento laminar.Consideraç
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Para escoamento laminar, usamos nos
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relação viscosa linearem que y é
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Fig. 8.10 Perfis de velocidade da l
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Note que não consideramos velocida
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desenvolvido através de um tubo ho
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Fig. 8.13 Fator de atrito para esco
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Esta equação será usada mais tar
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A 2 /A 1 10 15-40 50-60 90 120 150
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Curvas em Tubosc.A perda de carga e
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e das perdas de carga maiores e men
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elevação), bem como o fluido (ρ
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lado esquerdo da equação é a per
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Então, usando o VC 1Tubo horizonta
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da Eq. 8.37 usando uma calculadora
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essa queda de pressão é grande de
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tubo trefilado, e = 0,0015 mm (Tabe
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Para o bocal sozinho,Desse modoReso
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adição do difusor aumenta signifi
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seção de uma rede de tubos de fer
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Se qualquer uma das Equações 6, 7
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taxas de escoamento são:AsQ = A Q
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Não há curvatura das linhas de co
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Como já frisamos, a seleção de u
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ampla faixa de vazões podem ser fe
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vazão de ar de 1 m 3 /s na condiç
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avaliar a perda de carga permanente
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Fig. 8.25 Medidor de vazão do tipo
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introduzam novas complicações.Os
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de velocidade para escoamento lamin
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5. Laufer, J., “The Structure of
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8.4 Para escoamento em tubos circul
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8.20 Um mancal de deslizamento sela
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viscoso no filme de ar. Analise o m
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8.50 Usando a Eq. A.3 no Apêndice
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Fórmula da Rhid ValorFormacalculad
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Além disso, Laufer mediu os seguin
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8.94 Utilizando as Eqs. 8.36 e 8.37
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um com 1,05 mm de diâmetro. A vaz
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8.130 Dois reservatórios são cone
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8.146 Dois tubos de ferro galvaniza
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15 m de tubo horizontal de diâmetr
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Elevação da superfície do óleo
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____________*Este tópico aplicas
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rápida a rotação ou força motor
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força resulta tanto das forças de
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4. A variação de pressão atravé
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Usando as definições de espessura
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Substituindo τw e u/U, obtivemosou
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problema ilustra a aplicação da e
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(em inglês)em que u 0 = 0 é a vel
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Expandindo o primeiro termo, podemo
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Neste ponto, nós consideraremos a
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superpetroleiro, com 360 m de compr
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Acabamos de estudar dois casos espe
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Fig. 9.11 Coeficiente de arrasto de
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(em inglês)O coeficiente de arrast
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de atmosfera-padrão. Os efeitos de
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A distribuição de pressão e os c
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Escoamento Passando por um Aerofól
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C L 1,207 0,924 0,411 0,231 0,178C
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a bola é golpeada na sua parte sup
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Referências1. Prandtl, L., “Flui
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Esta expressão satisfaz as condiç
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9.74 A separação da camadalimit
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três paraquedas não interferentes
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velocidades terminais para um paraq
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C D = 24/Re Re ≤ 1C D = 24/Re 0,6
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bagageiro mais barato, quadrado com
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9.169 Considere que o avião Boeing
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Eólica: Turbina Eólica e Projeto
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Para uma bomba, o aumento de carga
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Então,Para um rotor de largura w,
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Fig. 10.13 Comparação das curvas
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nova condição (subscrito 2) podem
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Admitindo que não ocorra cavitaç
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conta nenhuma diferença nas perdas
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Tabela A.8, para água a T = 30°C,
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apresentadas no Apêndice D. Essas
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Obtenha uma expressão analítica a
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H 0 - AQ 2 = CQ 2vazão volumétric
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Fig. 10.21 Operação de uma bomba
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de Potência(kW)AlimentaçãobFig.
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Solução:operação em tempo integ
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Uma vista explodida de um ventilado
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Fig. 10.29 Características gerais
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Uma estimativa da vazão fornecida
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reduzem a eficiência e não podem
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bomba hidráulica, com as caracter
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problema contrasta o desempenho de
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problema demonstra a análise de um
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Roda Pelton e jato único mostrados
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Fig. 10.37 Relação entre eficiên
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____________*Estol (do inglês, sta
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a instalação hipotética de uma t
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que C 1 = ρπ(2gH) 3/2 (1 - cos θ
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(a) Expressões para as pressões i
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Na Eq. 10.36 V cl (x) é a velocida
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problema apresenta a análise de um
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Fig. 10.45 Eficiência de uma héli
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Fig. 10.46 Exemplos de moinhos de v
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Fig. 10.49 Volume de controle e not
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(1) A pressão atmosférica atua so
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Fig. 10.51 Velocidades em torno das
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Para determinar a eficiência, prec
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modelo de escala 1/5 de um protóti
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Note que essa equação não é mai
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✔ Avaliamos a performance — alt
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da energia para turbomáquina deEqu
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Introdução e Classificação de M
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(b) pés de querosene.10.19 Uma bom
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10.33 Uma bomba, com D = 500 mm, fo
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de 136 m 3 /h, tomada do rio a uma
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10.69 Considere o sistema de escoam
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10.83 Água é bombeada de um lago
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com alturas de carga de 67 a 108 m.
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Unidos) perto de Sandia, no Novo M
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um Reservatório como uma BateriaUs
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sistema de aqueduto jamais constru
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(em inglês)VÍDEOA Barragem do Gle
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Como no caso do escoamento turbulen
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cy - ΔVy + cΔy - ΔVΔy - cy = 0F
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resultado obtido não depende do ti
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Lembrese de que u é a energia es
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um canal retangular de largura b =
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isso para um canal retangular, obti
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canal de seção triangular com lad
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para o canal retangular, a análise
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antes que o escoamento encontre um
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a largura do canal crítico b c .pa
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Fig. 11.12 Exemplos de um ressalto
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escoamentos em canal aberto,Para o
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que mostra novamente que y 2 > y 1
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Este Exemplo ilustra o cálculo da
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A Eq. 11.44 fornece a velocidade do
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Exemplo demonstra o uso da equaçã
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A (m 2 ) 0,0982 0,393 0,884 1,57Q (
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escolha do formato do canal fixa a
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eNote que usamos z total = z + y na
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A equação de energia (Eq. 11.10)
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escoa em um canal retangular com 5
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(seguindo o procedimento de soluç
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eO valor de C w para um valor de θ
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da energia paraEquaçãoem canal ab
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A capacidade de geração de energi
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calcule os números de Froude corre
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m, e de 1,7 m após o ressalto. Cal
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inclinação na qual a profundidade
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Helix Wind diz que um dos principai
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uma função apenas da temperatura,
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du = d(h - pv) = dh - p dv - v dppa
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um gás ideal, encontre a inclinaç
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objeto tal como uma aeronave em mov
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Deduzimos uma expressão para a vel
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de Escoamento - O Cone de MachTipos
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(em inglês)VÍDEOOndas de Choque d
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Em nosso estudo sobre escoamento in
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que pode ser simplificada usando a
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Mach local. Usaremos normalmente as
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as equações para p 0 /p tanto par
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Definição do número de Mach M: (
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12.1 Um escoamento de ar passa atra
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12.31 O avião Boeing 727 do Exempl
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12.71 Ar escoa em regime permanente
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____________*Mainframes são comput
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ruído, geradores de energia eólic
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Considerações: (3) F Bx = 0A for
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Note que a Eq. 13.1e aplicase som
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Uma forma diferencial conveniente d
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< 1) necessitaria ser acelerado, us
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conveniência, listamos as Eqs. 13.
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Para p 02 , a partir da Eq. 13.7a,P
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equação final que podemos verific
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bocal convergente, com área de gar
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(Os programas add-ins Excel para es
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✔ Posto que o escoamento está bl
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No Exemplo 13.4, nós consideramos
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(Os programas add-ins Excel para es
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Relembremos que a Eq. 13.1a é a eq
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Fig. 13.10 Desenho esquemático de
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obtivemos as razões de propriedade
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Após substituição para das Eqs.
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problema ilustra o uso das relaçõ
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Fig. 13.12 Distribuições de press
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As Eqs. 13.24 podem ser usadas para
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de ar é induzido, por uma bomba de
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Da continuidade, Eq. 13.24a, ρ 1 V
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visto que os produtos de diferencia
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Combinando termos, obtivemosObtivem
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13.8 ESCOAMENTO ADIABÁTICO COM ATR
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vez que p* é constante para todos
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Fig. 13.23 Volume de controle usado
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entre as seções e . Determine as
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ouJá obtivemos . Para , temosentã
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de Escoamento de Linha de Rayleigh
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V = 732 m/s1(a) Propriedades na se
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problema ilustra o uso das equaçõ
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É conveniente orientar as coordena
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idênticas às equações correspon
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o número de Mach normal a jusante
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aeronave voa a uma velocidade de 60
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de Expansão IsentrópicasOndas de
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dh = -V dVSe ficarmos restritos a g
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(a) Superfície superior - expansã
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Solução:necessitamos obter as pre
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F D = F V sen6º + F H cos6º = 8,4
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super-homem é mais rápido do que
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13.1 Ar é extraído de um grande t
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do ar na saída, quando o foguete
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Choques Normais13.66 Um explosivo p
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13.94 Um bocal convergentediverge
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13.128 Ar é aspirado da atmosfera
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Determine o calor transferido por u
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13.180 Mostre que, assim como o nú
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13.199 A geometria da fuselagem e a
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____________*Este tópico aplicas
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Fig. A.1 Densidade relativa da águ
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Glicerina 4,59 1,26Heptano 0,886 0,
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Fonte: Dados das Referências [1, 5
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Dados para a viscosidade dinâmica
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Mais informações podem ser encont
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Dinâmica, μ (N ·Viscosidade 2 )
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Equações do Movimento em Coordena
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Superfícies Secas e MolhadasAument
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Similaridade Geométrica, Não Din
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Escoamento em Volta de um Carro Esp
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Os vídeos apresentados a seguir fo
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Curvas de Desempenho Selecionadas p
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um ventilador de fluxo axial para f
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Fig. D.2 Diagrama de seleção de b
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Fig. D.4 Curva de desempenho da bom
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Fig. D.10 Curva de desempenho da bo
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Fig. D.12 Diagrama de seleção de
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Funções de Escoamento para o Cál
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Valores representativos das funçõ
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Tabela E.4Funções de Linha de Ray
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1,25 4,83 2,25 33,0 3,25 54,4 4,25
Page 968 and 969:
apenas uma medição é feita para
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que Δm = m em f - m e As estimativ
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incerteza relativa em Δm pode ser
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Unidades SI, Prefixos e Fatores de
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Comprimento: 1 ft = 0,3048 m Potên
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atritoescoamento sobre uma esfera e
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Coordenadascilíndricas, 177equaç
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escoamento com gradiente de pressã
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regime permanente, 631seção trans
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termodinâmicaprimeira, 6segunda, 6
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velocidade média, 335superior move
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Tubérculos, 491Tuboescoamento, 347
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conservação de massa, 106leis bá
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4) ID, Permanente 5) 1D, Não perma
Page 996 and 997:
3.43 Δz = 270 m para perda de pres
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4.69 F = 156 N4.71 Lâmina de bloco
Page 1000 and 1001:
4.185 Quantidade de movimento = 6,9
Page 1002 and 1003:
5.77 Incompressível Irrotacional5.
Page 1004 and 1005:
6.776.79 F = 83,3 kN6.816.836.87 C
Page 1006 and 1007:
7.477.49 Quatro dimensõs primária
Page 1008 and 1009:
8.638.67 F = 123 N (em ambos os cas
Page 1010 and 1011:
9.35 y = 0,305 cmRe L = 3,33 × 10
Page 1012 and 1013:
V = 303 km/h F D = 2,01 kN = 169 kW
Page 1014 and 1015:
11.33 y 2 = 4,04 m H l = 1,74 m11.3
Page 1016 and 1017:
13.39 M = 1,70613.41 R x = 1,36 kN
Page 1018:
13.201 p = 130 kPa13.203 M 1 = 3,05
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Introdução à Mecânica dos Fluídos - Fox - McDonald - Pritchard - 8ª Edição

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