Mecânica dos Fluidos

Apresentação

O âmbito da Mecânica dos Fluidos é extenso (superfície da Terra envolvida por ar e água) encontrando aplicações nas áreas tradicionais da engenharia (mecânica, química, civl) e noutras como a energia e ambiente, aeroespacial, bioengenharia. Aplicações práticas que envolvem a análise e a conceção de sistemas que requerem uma boa compreensão da Mecânica dos Fluidos: a aerodinâmica (aeronáutica e aeroespacial, automóvel), redes de distribuição (água, petróleo, gás natural), climatização e ventilação, engenharia biomédica (respiração e circulação sanguínea), biomecânica, desporto, etc. A relevância da Mecânica dos Fluidos na Engenharia Aeroespacial manifesta-se em diversos domínios, por exemplo: Comportamento da atmosfera, aerodinâmica de aeronaves e foguetes (forças de arrasto e de sustentação, mecânica e estabilidade do voo), propulsão das aeronaves, o consumo energético e a medição de pressão e de velocidade.

Curso

Ciências de Engenharia Aeroespacial

Grau|Semestres|ECTS

| Semestral | 5

Ano | Tipo de unidade curricular | Lingua

2 |Obrigatório |Português

Código

ULP1393-946

Disciplinas complementares recomendadas

Análise Matemática e Física

Estágio profissional

Não

Conteúdos Programáticos

Descrição dos conteúdos

1. Introdução. Âmbito e relevância da Mecânica dos Fluidos
2. Conceitos e propriedades dos fluidos
   1. Lei de Newton da viscosidade
   2. Escoamento de Couette
3. Estática dos fluidos
   1. Equilíbrio de um elemento de fluido
   2. Equação fundamental da hidrostática
   3. Manometria
   4. Forças em superfícies imersas. Impulsão
4. Cinemática dos fluidos
   1. Descrição lagrangeana e euleriana dos escoamentos
   2. Caudal e velocidade média
5. Introdução à dinâmica dos fluidos
   1. Equação de Bernoulli
   2. Medição da velocidade e do caudal
6. Leis fundamentais
   1. Conservação da massa
   2. Conservação da energia 
   3. Conservação do momento linear
7. Análise dimensional e semelhança
   1. Teorema de Buckingham
   2. Grupos adimensionais
   3. Semelhança e modelação
8. Escoamentos interiores
   1. Regimes de escoamento
   2. Cálculo de perdas de carga
   3. Dimensionamento das instalações
9. Bombas e ventiladores
   1. Curvas características
   2. Ponto de funcionamento
10. Escoamentos exteriores
    1. Noção de camada limite
    2. Arrasto e sustentação
    3. Perfis alares

Objetivos

• Compreender os conceitos fundamentais da Mecânica dos Fluidos
• Analisar o comportamento dos fluidos em repouso e em escoamento
• Aplicar a análise dimensional na análise de problemas de engenharia
• Conhecer métodos e instrumentos de medição em Mecânica dos Fluidos, nomeadamente pressão, velocidade e caudal
• Analisar e resolver problemas de Mecânica dos Fluidos no âmbito da Engenharia Aeroespacial

O estudante deverá ficar habilitado a

• Caracterizar os fluidos a partir das suas propriedades
• Calcular forças de pressão em superfícies imersas
• Aplicar a equação de Bernoulli aos escoamentos ideais e compreender as suas limitações
• Medir pressão, velocidade e caudal
• Determinar forças em escoamentos (conservação da quantidade de movimento)
• Resolver questões de modelação e de experimentação com base nas leis de semelhança
• Calcular a potência de turbinas, bombas e ventiladores
• Calcular perdas de carga e dimensionar instalações de transporte de fluidos
• Determinar forças de arrasto e de sustentação

Metodologias de ensino e avaliação

METODOLOGIA DE ENSINO: A estrutura das sessões é dividida em sessões teóricas, dadas por via remota através da plataforma TEAMS, com os assuntos apresentados por meios audiovisuais, e sessões práticas, onde os estudantes são confrontados com questões a resolver individualmente ou em grupo, com a ajuda do professor, onde poderão aplicar os conhecimentos adquiridos. Estas sessões contribuem para uma boa relação e uma maior aproximação entre docente e estudantes.

AVALIAÇÃO: Semestral, de incidência contínua, de acordo com o Regulamento de Avaliação de Conhecimentos da ULP.

Serão efetuados dois testes: o primeiro sensivelmente a dois terços do semestre e o segundo logo após o término das aulas

Nota Final: NF=0,85xNT+0,10xNP+0,05xNE

NT: Média aritmética das notas dos testes

NP: Desempenho na resolução de problemas propostos

NE: Empenho e participação em aula

Bibliografia principal

• White, F.M. (1999). Mecânica dos Fluidos, trad. José Carlos César Amorim, Nelson Manzanares Filho, Waldir de Oliveira - 3ª ed., McGraw-Hill, Rio de Janeiro. ISBN 85-86804-24-X
• Oliveira, L.A., Lopes, A.G. (2006). Mecânica dos fluidos, Edições técnicas e profissionais, Lisboa. ISBN-13: 978-972-8480-13-4
• Çengel, Y.A., Turner, R.H., Cimbala, J.M. (2012). Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences, 4ª ed., McGraw-Hill. ISBN: 0073380202
• Massey, B.S. (2002). Mecânica dos fluidos, trad. J. R. Guedes de Carvalho, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa

Horário de Atendimento