Storyboard

>Modelo

ID:(879, 0)

Descrição

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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)

Descrição

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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)

Descrição

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Um exemplo de fluxo laminar ao redor de uma esfera demonstra que as camadas de fluido se movem mantendo sua paralelismo.

Aqui está uma imagem que ilustra o cálculo do fluxo entre duas placas e uma esfera/cilindro (link para a imagem: http://luxsignifer.blogspot.com/2016/10/hele-shaw-flow-past-circle.html).

Essa situação ocorre quando o número de Reynolds $Re$ é menor que 5.

ID:(1889, 0)

Descrição

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Existem líquidos que exibem um comportamento peculiar, pois parecem fluir em câmera lenta. Um exemplo clássico desse fenômeno é o mel.

A causa subjacente desse comportamento é a força viscosa que é gerada quando uma camada de líquido desliza ou se move em relação às suas camadas adjacentes. Essa força viscosa é proporcional à variação de velocidade entre as camadas do líquido dividida pela espessura da camada em consideração.

ID:(1655, 0)

Conceito

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No fluxo laminar, camadas adjacentes se movem e existe uma força gerada pela viscosidade entre elas. A camada mais rápida arrasta sua vizinha mais lenta, enquanto a mais lenta restringe o avanço da mais rápida.

Portanto, a força la força viscosa ($F_v$) gerada por ($$) sobre a outra é uma função de ($$), ($$) e ($$), como mostrado na seguinte equação:

ilustrado no seguinte diagrama:

ID:(7053, 0)

Equação

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La força viscosa ($F_v$) pode ser calculado a partir de os superfícies paralelas ($S$), la viscosidade ($\eta$), la diferença de velocidade entre superfícies ($\Delta v$) e la distância entre superfícies ($\Delta z$) utilizando o seguinte método:

$F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$

Condições

Variáveis

$\Delta v$

Diferença de velocidade entre superfícies

$m/s$

5556

$\Delta z$

Distância entre superfícies

$m$

5436

$F_v$

Força viscosa

$N$

4979

$S$

Seção

$m^2$

5205

$\eta$

Viscosidade

$Pa s$

5422

Relação

ID:(3622, 0)

Conceito

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O fluxo laminar ao redor de um cilindro pode ser representado como múltiplas camadas cilíndricas deslizando sob a influência das camadas adjacentes. Nesse caso, la força viscosa ($F_v$) com o comprimento do tubo ($\Delta L$), la viscosidade ($\eta$) e as variáveis la posição radial no cilindro ($r$) e la velocidade em um raio do cilindro ($v$) é expresso como:

A camada na borda em ($$) permanece estacionária devido ao efeito de borda e, através de la viscosidade ($\eta$), retarda a camada adjacente que possui velocidade.

O centro é a parte que se move em la taxa de fluxo máxima ($v_{max}$), arrastando a camada circundante. Por sua vez, essa camada arrasta a próxima e assim por diante até atingir a camada em contato com a parede do cilindro, que está estacionária.

Dessa forma, o sistema transfere energia do centro para a parede, gerando um perfil de velocidade representado por:

com:

ID:(7057, 0)

Equação

>Top, >Modelo

No caso de um cilindro, a superfície é definida por comprimento do tubo ($\Delta L$) e pelo perímetro de cada um dos cilindros internos, que é calculado multiplicando $2\pi$ por o raio de posição em um tubo ($r$). Com isso, la força de resistência no cilindro ($F_v$) é calculada usando la viscosidade ($\eta$) e la variação de velocidade entre dois raios ($dv$) para a largura do cilindro o variação do raio em um tubo ($dr$), resultando em:

$F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

Condições

Variáveis

$\Delta L$

Comprimento do tubo

$m$

5430

$F_v$

Força viscosa

$N$

4979

$\pi$

Pi

3.1415927

$rad$

5057

$r$

Posição radial no cilindro

$m$

5420

$R$

Raio do tubo

$m$

5417

$v$

Velocidade em um raio do cilindro

$m/s$

5449

$\eta$

Viscosidade

$Pa s$

5422

Relação

Desenvolvimento

Como a força viscosa é

$F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$

e a superfície do cilindro é

$S=2\pi R L$

onde $R$ é o raio e $L$ é o comprimento do canal, a força viscosa pode ser expressa como

$F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

onde $\eta$ representa a viscosidade e $dv/dr$ é o gradiente de velocidade entre a parede e o fluxo.

ID:(3623, 0)

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Video

Vídeo: Fluxo Laminar