relatório de Reynolds

Páginas: 7 (1735 palavras) Publicado: 2 de novembro de 2014
Cleider Dias Pires JuniorPedro Teixeira Fusa
Tiago Araújo Costa
laboratório mecânica dos fluidos e hidráulica
experiência de reynolds
porto velho
outubro de 2014
1. objetivo
Este relatório tem como objetivo principal determinar e descrever, através da simulação da experiência de Reynolds, o padrão de escoamento da água. Ao definir o número de Reynolds, torna-se possível especificar deforma eficaz se o escoamento da água ocorre de forma laminar, transitória ou turbulenta.
2. base teórica
A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento. O experimento teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante).Seja um reservatório com água (figura 1), um tubo de vidro, em cuja extremidade é adaptado um convergente, é mantido dentro do reservatório e ligado a um sistema externo que contém uma válvula que tem a função de regular a vazão. No eixo do tubo de vidro é injetado um líquido corante que possibilitará a visualização do padrão de escoamento.
Para garantir o estabelecimento do regime permanente,o reservatório contendo água deve ter dimensões adequadas para que a quantidade de água retirada durante o experimento não afete significativamente o nível do mesmo, e ao abrir ou fechar a válvula (7), as observações devem ser realizadas após um intervalo de tempo suficientemente grande. O ambiente também deve ter sua temperatura e pressões controladas.
Para pequenas vazões o líquido coranteforma um filete contínuo paralelo ao eixo do tubo (6). Vazões crescentes induzem oscilações que são amplificadas à medida que o aumento vai ocorrendo, culminando no completo desaparecimento do filete, ou seja, uma mistura completa no interior do tubo de vidro (6) do líquido corante, indicando uma diluição total. É possível concluir que ocorrem dois tipos distintos de escoamentos separados por umatransição.
No primeiro caso, no qual é observável o filete colorido conclui-se que as partículas viajam sem agitações transversais, mantendo-se em lâminas concêntricas entre as quais não há troca macroscópica de partículas.
No segundo caso, as partículas apresentam velocidades transversais importantes, já que o filete desaparece pela diluição de suas partículas no volume de água.

Figura 01As principais características dos escoamentos são:
Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre ascamadas adjacentes do fluido.
Escoamento turbulento é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido. O escoamento turbulento apresenta também as seguintes características importantes:
Irregularidade
Difusividade
Altos números de Reynolds
Flutuações tridimensionais(vorticidade)
Dissipação de energia
Contudo, o escoamento turbulento obedece aos mecanismos da mecânica dos meios contínuos e o fenômeno da turbulência não é uma característica dos fluidos, mas do escoamento.
A natureza de um escoamento, isto é, se laminar ou turbulento e sua posição relativa numa escala de turbulência é indicada pelo número de Reynolds (Re). O número de Reynolds é a relação entreas forças de inércia (Fi) e as forças viscosas (Fμ):

Para dutos circulares de diâmetro D:

A tensão de cisalhamento (para fluidos newtonianos) também é calculada de modo diferente para os dois tipos de escoamento:
Escoamento Laminar:

Escoamento Turbulento:

No regime turbulento a troca de energia no interior do escoamento resulta em tensões maiores. Esse movimento também dissipa...
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