Definições Essenciais em Mecânica dos Fluidos

Definição de Fluido

Um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma força de cisalhamento.

Fluido Não Newtoniano

São fluidos nos quais a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional à taxa de deformação. (É um fluido cujas propriedades diferem dos fluidos newtonianos, especificamente quando a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional à taxa de deformação.)

Fluido Newtoniano

É um fluido em que cada componente da tensão cisalhante é proporcional ao gradiente de velocidade na direção normal a essa componente.

Viscosidade Dinâmica de um Fluido

É o coeficiente de viscosidade (também conhecida como a constante de proporcionalidade).

Viscosidade Cinemática

É a razão da viscosidade absoluta pela massa específica do fluido.

Observação: A viscosidade dos fluidos depende fortemente da temperatura.

Métodos de Descrição do Escoamento

Método de Descrição Euleriano

Enfoca as propriedades de um escoamento num determinado ponto no espaço como uma função do tempo. Nesse método, as propriedades do campo de escoamento são descritas como função das coordenadas espaciais e do tempo.

Método Lagrangeano

É utilizado quando é fácil acompanhar elementos de massa identificáveis. Descreve o movimento de cada partícula acompanhando-a em sua trajetória real.

Linhas de Escoamento

Linha de Tempo

Linha que une uma série de partículas de fluido num dado instante de tempo.

Linha de Trajetória (Pathline)

É o caminho traçado por uma partícula de fluido em movimento.

Linhas de Emissão (Streaklines)

Linha que une, num dado instante de tempo, todas as partículas que passam por um determinado ponto.

Linhas de Corrente (Streamlines)

São linhas imaginárias traçadas no campo de escoamento de tal forma que, em um determinado instante, elas são tangenciais à direção do escoamento em todos os pontos do campo.

• Não pode haver escoamento através de uma linha de corrente, pois elas são paralelas ao vetor velocidade.
• Linhas de corrente nunca se cruzam.

Escoamento em Regime Permanente e Transiente

Regime Permanente

Ocorre se as propriedades do fluido em um ponto do campo não mudam com o tempo.

• As propriedades podem variar de ponto para ponto no campo, mas devem permanecer constantes em relação ao tempo para um dado ponto qualquer.

Regime Não Permanente (Transiente)

Ocorre se as propriedades do fluido em um ponto do campo variam com o tempo.

Sistema e Volume de Controle

Para o tratamento dos problemas de escoamento de fluidos, é importante delimitar (fixando ou imaginando) uma região no espaço. Isso é feito através da definição de um Sistema e/ou Volume de Controle.

Sistema

É constituído por uma porção de matéria (fluido) isolada do exterior e fechada por um contorno imaginário ou real. A massa do sistema é fixa (conserva-se).

Volume de Controle (VC)

Trata-se de um volume arbitrário, fixo no espaço, de paredes imaginárias, que permite a passagem, através de sua superfície externa (superfície de controle), da massa, da quantidade de movimento, da energia e demais quantidades associadas ao escoamento.