2004Mecânica dos Fluidos II Prof. António Sarmento - DEM/IST u Matéria: –Escoamento em torno de...
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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. .
Escoamentos exteriores
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Meio Cilindro
CD de diversos corpos 2D (White – Tabela 7.2)
1,6
2,0
Triângulos equiláteros
2,3
Meio tubo
1,2
1,7
2,12,0
Placa transversal Quadrado
1,2
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CD de diversos corpos 3D (White – Tabela 7.2)
CDA=0,836m2
1,4
Copo
1,2
1,071,17
Disco Cubo
0,4
Páraquedas
Pessoa média
CDA=1,115m2
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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.
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Para que lado roda a esfera? De que lado há menor pressão? Há forças transversais sobre a esfera? Como será a sua trajectória?
Esfera com rotação
À força transversal chama-se SUSTENTAÇÃO, à longitudinal RESISTÊNCIA
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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
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Resistência de atrito (ou viscosa) dominante e pequena
Escoamento em torno de perfis
Baixa curvatura das linhas de corrente –> gradientes de pressão adversos baixos: não há separação
Perfil simétrico com ângulo de incidência nulo (Re7000)
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Curvatura das linhas de corrente elevada –> pressão mínima baixa –> gradientes de pressão adversos elevados: separação
Escoamento em torno de perfis
Resistência de forma dominante (e alta)
Ângulo de ataque de 5º (Re7000) - mesmo perfil
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Curvas aerodinâmicas de perfis:
Escoamento em torno de perfis
- Ângulo de ataque
22AU
LCL
22AU
DCD
Entrada em perda – depende Re
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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)
ht
c
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Coeficiente de sustentação CL para asa infinita e escoamento invíscido
- ângulo de ataque (escoamento)
sin77,012
c
tCL
ht
c
c
h2tan 1
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Incluir:– Curvas de Cp em função de x para o intradorso e o extradorso
– Efeitos 3D.
– Resoluções problemas. .
Escoamentos exteriores
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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. .
Escoamentos exteriores
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Bibliografia:– White – Fluid Mechanics: Última parte cap. 7
Escoamentos exteriores
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Problema 3 do 1º teste de 2007/8Automóvel 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.
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Problema
As propriedades do perfil aerodinâmico da asa.
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?