
Fluxo laminar, tinta
Descrição 
Uma forma eficaz de mostrar o fluxo laminar é injetar tinta em um fluxo usando uma agulha fina que não o perturbe. Essa técnica permite a visualização clara das camadas de fluido deslizando sem se misturar entre si. A tinta se dispersa no fluido de maneira ordenada, criando linhas distintas que revelam a direção e o padrão do fluxo laminar. Esse método é amplamente utilizado em experimentos e demonstrações para ilustrar visualmente as características e propriedades do fluxo laminar de maneira impactante.
ID:(7059, 0)

Imagens de fluxo laminar
Descrição 
A observação em laboratório mostra como a tinta desenha uma linha (neste caso, vermelha). Se o experimento for repetido em diferentes posições, é observado um padrão de camadas, indicando que o fluxo é laminar.
Líquidos que fluem de forma laminar apresentam um canal suave, sem a formação de redemoinhos ou movimentos laterais bruscos.
ID:(7060, 0)

Fluxo turbulento, tinta
Descrição 
Uma maneira de visualizar o fluxo turbulento é injetar tinta em um fluxo usando uma agulha fina que não perturbe o mesmo.
O comportamento resultante apresenta uma desvio abrupto e um grau de difusão causados pelas turbulências no fluxo.
ID:(7064, 0)

Imagem de fluxo turbulento
Descrição 
No laboratório, é injetada tinta azul que se desvia significativamente de um fluxo linear, revelando assim a presença de vórtices e um grau de difusão devido a perturbações de menor amplitude.
ID:(7067, 0)

Evolução da turbulência de acordo com o número de Reynold
Conceito 
O comportamento do fluxo ao redor de uma esfera sofre mudanças dramáticas dependendo de o número de Reynolds (Re), que é calculado em função de la dimensão típica do sistema (R), que neste caso corresponde ao raio da esfera. Além disso, o número de Reynolds (Re) é uma função de la velocidade média do fluido (v), la densidade (\rho) e la viscosidade (\eta), conforme:
Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta } |
o número de Reynolds (Re) expressa a proporção entre a inércia e a viscosidade do sistema. Quando a viscosidade domina, o fluxo tem um comportamento laminar, enquanto que, no caso oposto, a inércia prevalece. No primeiro caso, o meio tem tempo para se adaptar, enquanto no segundo, não há tempo suficiente, resultando na formação de vórtices ou até mesmo em um comportamento caótico.
O diagrama a seguir resume os diferentes comportamentos do fluxo:
ID:(1890, 0)

Coeficiente de resistência hidráulica
Conceito 
O coeficiente de resistência (C_W) varia em função de o número de Reynolds (Re) da seguinte maneira:
que pode ser estimada pela equação empírica:
C_W = \displaystyle\frac{24}{ Re }(1 + 0.15 Re ^{0.687}) |
Assim, la força de resistência (F_W) pode ser calculado usando la densidade (\rho), o perfil total do objeto (S_p) e la velocidade em relação ao meio (v) por meio de:
F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2 |
ID:(7065, 0)

Simulação de escoamento em torno de um obstáculo
Descrição 
Para estudar o escoamento na fronteira entre os regimes laminar e turbulento, você pode utilizar o simulador desenvolvido por Dan Schroeder, do Departamento de Física da Weber State University:
Acesse o simulador diretamente através do seguinte link: Simulação de Dinâmica de Fluidos.
ID:(15901, 0)

Modelo
Top 

Parâmetros

Variáveis

Cálculos




Cálculos
Cálculos







Equações
C_W = \displaystyle\frac{24}{ Re }(1 + 0.15 Re ^{0.687})
C_W =24*(1+ Re ^0.687)/ Re
F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2
F_L = rho * S_w * C_L * v ^2/2
F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2
F_W = rho * S_p * C_W * v ^2/2
Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }
Re = rho * R * v / eta
ID:(15733, 0)

Número de Reynolds
Equação 
O critério chave para determinar se um meio é laminar ou turbulento é o chamado número de Reynolds, que compara a energia associada à inércia com aquela associada à viscosidade. A primeira depende de la densidade (\rho), la velocidade média do fluido (v) e la dimensão típica do sistema (R), enquanto a segunda depende de la viscosidade (\eta), definindo-o como:
![]() |
ID:(3177, 0)

Sustentação
Equação 
Para gerar uma pressão maior abaixo do que acima da asa e gerar sustentação, utiliza-se o princípio de Bernoulli, corrigindo a falta de conservação da densidade de energia com um coeficiente de elevação (C_L). A pressão sobre a asa, la força de elevação (F_L), pode ser estimada usando la densidade (\rho), la superfície que gera sustentação (S_w), o coeficiente de elevação (C_L) e la velocidade em relação ao meio (v) através da seguinte fórmula:
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La força de elevação (F_L), juntamente com la envergadura das asas (L), la densidade (\rho), o fator de velocidade máxima da asa (c_t), o fator de velocidade inferior da asa (c_b), la comprimento superior da asa (l_t), la comprimento inferior da asa (l_b) e la velocidade em relação ao meio (v), encontra-se em
F_L = \rho L ( c_b l_b - c_t l_t ) v ^2 |
Se considerarmos la superfície que gera sustentação (S_w), definido por la envergadura das asas (L), la comprimento superior da asa (l_t) e la comprimento inferior da asa (l_b),
S_w = \displaystyle\frac{1}{2} L ( l_t + l_b ) |
e para o coeficiente de elevação (C_L), definido como
C_L = 4\displaystyle\frac{ c_t l_t - c_b l_b }{ l_t + l_b } |
obtemos
F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2 |
ID:(4417, 0)

Força de resistência
Equação 
La força de resistência (F_W) pode ser calculado usando la densidade (\rho), o coeficiente de resistência (C_W), o perfil total do objeto (S_p) e la velocidade em relação ao meio (v) de acordo com o seguinte fórmula:
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De maneira semelhante à forma como a equação para la força de elevação (F_L) foi obtida utilizando la densidade (\rho), o coeficiente de elevação (C_L), la superfície que gera sustentação (S_w) e la velocidade em relação ao meio (v)
F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2 |
nesta analogia, o que corresponde a la superfície que gera sustentação (S_w) será equivalente a o perfil total do objeto (S_p) e o coeficiente de elevação (C_L) a o coeficiente de resistência (C_W), resultando no cálculo de la força de resistência (F_W):
F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2 |
O coeficiente de arrasto é medido e, em fluxos turbulentos sobre corpos aerodinâmicos, geralmente se obtêm valores em torno de 0.4.
ID:(4418, 0)

Coeficiente de arrasto de uma esfera
Equação 
Empiricamente, o coeficiente de resistência (C_W) pode ser modelado em função de o número de Reynolds (Re) da seguinte maneira:
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ID:(15900, 0)