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Escoamentos exteriores

Escoamentos exteriores. Matéria : Escoamento em torno de corpos não-fuselados. Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin . Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda. Meio tubo. Meio Cilindro. Triângulos equiláteros. Placa transversal. Quadrado. 2,0.

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Presentation Transcript

  1. Escoamentos exteriores • Matéria: • Escoamento em torno de corpos não-fuselados. • Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin. • Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda. . Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  2. Meio tubo Meio Cilindro Triângulos equiláteros Placa transversal Quadrado 2,0 CD de diversos corpos 2D (White – Tabela 7.2) 1,2 1,2 1,6 2,3 1,7 2,0 2,1 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  3. Copo Páraquedas Pessoa média Disco Cubo 1,17 CD de diversos corpos 3D (White – Tabela 7.2) 0,4 CDA=0,836m2 1,2 1,4 CDA=1,115m2 1,07 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  4. CD de corpos 2D e 3D • Quanto maior a esteira maior CD • Corpos 2D com formas semelhantes têm mais resistência que corpos 3D • Corpos com arestas vivas têm CD pouco afectado pelo número de Reynolds. Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  5. Esfera com rotação • Para que lado roda a esfera? De que lado há menor pressão? Há forças transversais sobre a esfera? Como será a sua trajectória? À força transversal chama-se SUSTENTAÇÃO, à longitudinal RESISTÊNCIA Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  6. Escoamento em torno de perfis • Sequências do MFM: • Dynamics/Dependence of Forces on Re and Geometry/Lift and Drag forces • Boundary Layer/Separation/Leading edge separation Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  7. Escoamento em torno de perfis • Baixa curvatura das linhas de corrente –> gradientes de pressão adversos baixos: não há separação Resistência de atrito (ou viscosa) dominante e pequena Perfil simétrico com ângulo de incidência nulo (Re7000) Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  8. Escoamento em torno de perfis • Curvatura das linhas de corrente elevada –> pressão mínima baixa –> gradientes de pressão adversos elevados: separação Resistência de forma dominante (e alta) Ângulo de ataque de 5º (Re7000) - mesmo perfil Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  9. Entrada em perda – depende Re  - Ângulo de ataque Escoamento em torno de perfis • Curvas aerodinâmicas de perfis: Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  10. Definição de um perfil • c – corda (une os bordos de ataque e fuga) • t – espessura máxima (medida perpendicular à corda c) • h – curvatura máxima (desvio máximo da linha central em relação à corda) h t c Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  11. Coeficiente de sustentação CL para asa infinita e escoamento invíscido •  - ângulo de ataque (escoamento) h t c Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  12. Escoamentos exteriores • Incluir: • Curvas de Cp em função de x para o intradorso e o extradorso • Efeitos 3D. • Resoluções problemas. . Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  13. Escoamentos exteriores • Matéria: • Escoamento em torno de corpos não-fuselados. • Aplicação ao desporto: bolas com efeito de spin. • Escoamento em torno de perfis: sustentação e entrada em perda. . Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  14. Escoamentos exteriores • Bibliografia: • White – Fluid Mechanics: Última parte cap. 7 Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  15. Problema 3 do 1º teste de 2007/8 • Automóvel a gasolina em auto-estrada: • Distância percorrida: 10 km • Inclinação média: - 3% (descida) • Af (área da secção frontal do veículo) = 2,1 m2 • CD (coeficiente de resistência aerodinâmica) = 0,32 • Massa: 1250 kg • Rendimento global do sistema de propulsão =18% (energia útil nas rodas/PCI do combustível) • Poder calorífico inferior do combustível: 32 MJ/litro Desprezando a resistência de rolamento e para um dia sem vento, sabendo que o automóvel se desloca a 120 km/h, calcule: • A potência nas rodas do automóvel; • O consumo total de combustível para completar a viagem de 10 km. Num dia com vento desfavorável (de frente) de 20 km/ h em que a viagem é realizada a 120 km/h calcule: • c) O aumento percentual de consumo relativamente à situação sem vento. Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

  16. Problema • Um avião pesa 180 kN e tem uma área de asa de 160 m2 e uma corda média de 4 m. Se o avião se deslocar a 250 milhas/h a uma altitude de 3000 m numa atmosfera standard, qual a potência propulsora necessária para vencer a resistência aerodinâmica das asas? • Que distância máxima pode percorrer sem motor? As propriedades do perfil aerodinâmico da asa. Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

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