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Nesta unidade veremos as leis básicas para sistema e a relação entre as derivadas do sistema e a formulação para volume de controle. Muitos problemas de mecânica dos fluidos podem ser resolvidos a partir da análise do comportamento do material contido numa região finita do espaço: volume de controle. A base desde método de solução é formada por alguns princípios básicos da física como a conservação de massa, a segunda lei de Newton, a primeira e segunda leis da termodinâmica.
1) Bases conceituais para o estudo dos Fenômenos de transporte
Fluidos e a hipótese do contínuo. Importância da análise dimensional e uso dos números adimensionais. Leis básicas para transferência de massa, calor e quantidade de movimento. Lei geral para os fenômenos de transporte. Difusividade molecular, condutividade térmica e viscosidade. Transporte simultâneo de massa, calor e quantidade de movimento. Formulação integral e diferencial.
2) Propriedades gerais dos fluidos: Massa específica, peso específico, volume específico. Tensão e Pressão. Fluidos Newtonianos e não Newtonianos. Viscosidade. Tensão superficial e Capilaridade. Módulo de elasticidade volumétrica e compressibilidade.
3) Cinemática dos fluidos: Descrição de um Fluido em Movimento: Método de Euler e Lagrange - Campo de escoamento de um fluido - Escoamento permanente e transiente - Trajetórias e Linhas de corrente - Sistema e volume de controle - Escoamentos unidimensionais e bidimensionais. Escoamento uniforme. Escoamento laminar e turbulento: N° de Reynolds.
4) Equações de Conservação na forma Integral: Fluxo de uma grandeza. Conservação da Massa, continuidade. Formas específicas para a expressão integral. Conservação da quantidade de movimento linear. Conservação da Energia. Equação de Bernoulli. Aplicações
5) Equações Diferenciais do Escoamento de Fluidos: Equação da conservação da massa e continuidade. Equação da energia. Equação de Navier-Stokes. Aplicações
6) Teoria da Camada Limite: Definição de camada limite . Camada limite laminar e turbulenta. Camada limite sobre uma placa plana. Aplicações
7) Escoamento em tubos: Escoamento Laminar e turbulento. Coeficiente de atrito. Região turbulenta e de transição. Diagramas de Moody e Von Karman . Equação da energia com equipamentos de transporte. Perda de carga em acidentes. Diâmetro equivalente.
Dar ao futuro engenheiro os conceitos fundamentais relacionados ao escoamento de fluidos e desenvolver as equações de conservação de massa, energia e quantidade de movimento. Os conceitos e modelos matemáticos estudados servem de base para a compreensão dos processos produtivos que envolvam a transferência de fluidos e para as disciplinas de Operações Unitárias que estudam os princípios destas operações.
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