Escoamentos exteriores

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. Escoamento em torno de corpos não-fuselados (Bluff bodies) • Sequências do MFM: • Dynamics/Dependence of forces on Re and geometry: • Overview: Flow past objects • Drag coefficients for different shapes • Origin of drag for different shapes • Drag forces on sport balls • Tripping the boundary layer in spheres • BL/Separation: • Flow over a truck • Effect of vorex shedding in structures Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

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

9. 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

10. Problema 3 do 1º teste de 2007/8 • Resposta 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; V=33,3 m/s D=448 N sen  = i = 0,03 P rodas = V (D - m g sen) = 2680,7 W • O consumo total de combustível para completar a viagem de 10 km. P motor = 2680,7/0,18 = 14892,5 W E motor = P motor L/V = 4,472 MJ Consumo = 4,472/32 = 0,14 litros 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. W = 5,56 m/s D = ½ (V+W)2Af CD = 609,9 N P rodas = 8077,4 W Aumento consumo = 201,3 % Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST