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Introdução:
O experimento será realizado com a finalidade de calcular o Número de Reynolds para dois casos, para escoamento laminar e turbulento em um canal aberto.

Referencial teórico:

Número de Reynolds

O coeficiente de Reynolds é um número adimensional usado principalmente no estudo da mecânica dos fluidos para o fim de calcular o tipo de escoamento de determinados fluidossobre uma superfície. São exemplos de aplicações deste coeficiente projetos de tubulações industriais e asas de aviões. Esse conceito foi introduzido inicialmente por George Gabriel Stokes, porem o número de Reynolds tem seu nome oriundo de Osborne Reynolds - um físico e engenheiro hidráulico irlandês – que foi quem difundiu o seu uso.

Ele pode ser expresso como:

Onde
ρ é a densidade dofluido, que é dada por:

Onde m é a massa do fluido e V o volume.
v é a velocidade média do escoamento, dada por:

Onde ΔS é a variação de deslocamento e Δt a variação de tempo;
μ = viscosidade dinâmica;
D = Comprimento característico descritivo da geometria do campo de escoamento, também sendo designado como diâmetro hidráulico que é dado por:

Onde A é a área da seção transversal dotubo, e σ o perímetro molhado. Segue uma imagem com alguns diâmetros hidráulicos.

Figura - Diâmetros Hidráulicos

O número de Reynolds pode ser interpretado de uma maneira mais simples, como sendo uma razão entre forças inerciais (ρ v) e forças viscosas (μ/L). Quando o seu fluxo é laminar ele pode ser caracterizado pelo domínio das forças de natureza viscosa, entretanto, quando ocorrer umregime turbulento, ele vai se caracterizar pelo predomínio de forças inerciais. Um bom exemplo para o entendimento desta transição é a fumaça expelida por um cigarro (ver figura 01). Nas proximidades do cigarro, ainda com uma velocidade baixa, a fumaça sobe em escoamento laminar, mas à medida que a velocidade vai aumentando (e consequentemente o número de Reynolds), devido à aceleração causada peloempuxo do ar, atinge-se finalmente o regime turbulento. 



Figura 2 – Ex. de escoamento em transição

Escoamento Laminar

Este formato de escoamento deve ocorrer no momento em que as partículas do fluido tendem a escoar em uma trajetória bem definida, preservando as características do meio e apresentando algo muito semelhante com lâminas ou camadas. Quando se trata de escoamento laminar,a viscosidade trabalha como um amortecedor no fluido, ou seja, não o deixa entrar em estado turbulento. Isso vai ocorrer na maioria das vezes quando o escoamento ocorre em velocidades mais baixas e/ou em fluidos que apresentam uma viscosidade muito alta. Deve-se ressaltar que se define um escoamento como laminar em tubos e dutos aquele que apresentar um número de Reynolds menor ou igual a 2300.Transição

Este estágio de escoamento ocorre quando o número de Reynolds é avaliado entre 2300 até 4000, para tubos e dutos. Neste caso é o momento em que o fluído está passando de estagio, de um regime laminar para um turbulento. Isso ocorre devido a existência de moléculas que aderem-se entre si e que não são totalmente cisalhadas pela energia de velocidade do sistema. Depois que oescoamento “estoura” este valor o regime passa a ser turbulento.

Turbulento

Este regime é o estagio onde ocorre o contrario do regime laminar, ou seja, é quando as partículas do fluído se movem em trajetórias aleatórias sem ser bem definidas. Esse escoamento chega a produzir uma transferência de quantidade de movimento entre regiões de massa líquido. Como citado acima, este escoamento ocorrequando o número de Reynolds é maior ou igual a 4000, deve-se ressaltar também que geralmente este escoamento ocorre em fluidos de baixa viscosidade, como por exemplo, a água.

Descrição do experimento:

O experimento será realizado em um equipamento que realiza o escoamento de água através de um canal aberto
Utilizamos um termopar
para medir a temperatura da água, com...
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