Hidrodinâmica
Nota: Se procura o livro de Daniel Bernoulli, veja Hydrodynamica.A hidrodinâmica (ou dinâmica de fluidos) é sub-área da hidráulica. Sendo esta a ciência que trata da mecânica dos fluidos, a hidrodinâmica refere-se especificamente a ciência que trata do movimento dos fluidos — fluxo de líquidos e gases. Refere-se à variáveis que atuam sob os líquidos em movimento, tais quais velocidade, aceleração e força. Tem várias aplicações, incluindo a aerodinâmica, a engenharia naval e dimensionamentos hidráulicos[1][2]. Devido as características complexas dos fluidos reais, e a consequente dificuldade de equacioná-los, a hidrodinâmica passou a trabalhar com o chamado fluido perfeito — fluido sem atrito, viscosidade, coesão ou elasticidade. Devido à essas simplificações, a hidrodinâmica era, inicialmente, uma ciência com aplicações práticas limitadas. Entretanto, com o desenvolvimento de fórmulas empíricas a partir da experimentação e com o avanço de tecnologias que possibilitaram trabalhar com equações bastante complexas, a hidrodinâmica passou a ser um instrumento de valor prático indiscutível.
Índice
Vazão ou descarga (Q)Editar
É definida como o volume de líquido que atravessa uma seção de escoamento por unidade de tempo.
Calculada através da fórmula
As unidades mais comumente utilizadas para esse medida são:
- metro cúbico por segundo (m3.s-1) — unidade do Sistema Internacional
- litros por segundo (L.s-1)
- litros por hora (L.h-1)
- metros cúbicos por hora (m3.h-1)
- galões por hora (gal.h-1) — OBS: 1 galão americano ≈ 3,79 litros
Classificação dos movimentos de líquidosEditar
Sabendo que o escoamento dos fluidos é caracterizado por pressão, densidade de velocidade, veremos que o movimento de líquidos se divide em:
- Movimento permanente — vazão constante, ou seja, pressão, densidade e velocidade independem do tempo e variam apenas no ponto da seção de escoamento.
- Uniforme — velocidade constante em todos os pontos
- Não uniforme — a velocidade varia nos pontos
- Acelerado — a velocidade no ponto final é maior do que a velocidade no ponto inicial
- Retardado ou não acelerado — a velocidade no ponto inicial é maior do que a velocidade no ponto final
- Movimento variado ou não permanente — a vazão não é constante, pressão, densidade e velocidade variam com o tempo.
Regimes de escoamentoEditar
- Escoamento laminar: as partículas dos fluidos tem trajetórias não se cruzam, ou seja, são paralelas e bem definidas.
- Escoamento turbulento: as partículas dos fluidos tem trajetórias desordenadas.
Equação da continuidadeEditar
No movimento permanente, a vazão é constante, ou seja, a quantidade de massa do fluido que atravessa uma dada seção de escoamento é sempre a mesma. Nesse caso, a vazão também pode ser dada pela velocidade de escoamento do fluido pela área da seção de escoamento. Como na equação a seguir:
Sendo,
Considerando a área dada em metros quadrados (m2) e a velocidade em metros por segundo (m.s-1), teremos a resultante da vazão em metros cúbicos por segundo (m3.s-1), tornando simples a dedução da fórmula acima, para vazão constante ao longo do tempo.
Teorema de BernoulliEditar
Baseia-se no princípio da conservação de massas aplicado ao escoamento de fluidos.
Modelagem hidrodinâmicaEditar
É o ramo da modelagem ambiental e computacional que, usando equações e conceitos da mecânica dos fluidos e da hidráulica,, visa representar a dinâmica do escoamento de fluidos em meios naturais e/ou modificados e as diferentes características (velocidade, vazão, coluna d'água, propagação da onda do fluido, dentre outras) do escoamento do fluido nesses meios. Estes modelos, quando completos, consistem num agregado de equações diferenciais parciais que, devido à presença de termos não lineares, só admitem soluções analíticas em casos muito simplificados.[3]
Existem softwares que são usados para modelagem hidrodinâmica, dentre eles: HEC-RAS(software livre, disponibilizado pela USACE) e o MODCEL (software usado pela UFRJ). Os dados provenientes desses softwares são usados para prever, mitigar e até mesmo solucionar problemas.[carece de fontes]
Ver tambémEditar
- Aerodinâmica
- Difusão, convecção, reação
- Dinâmica de partículas com dissipação
- Hidráulica aplicada a tubulações
- Fluido newtoniano
- Fluido não newtoniano
- Fluido complexo
- Hidráulica
- Hidrologia
- Hidrostática
- Relação constitutiva
- Mecânica dos fluidos
- Método dos Elementos Finitos
- Método das diferenças finitas
- Método dos volumes finitos
- Modelo das Partículas Fluidas
- Modelagem computacional
- Modelos físicos
- Vazão
Referências
- ↑ BOTREL; et al. (2016). Hidrabook [recurso eletrônico]. Piracicaba: ESALQ/USP
- ↑ NETTO, Azevedo (2018). Manual de hidráulica. São Paulo: Blucher
- ↑ Vidal, Davyd H. de F. (2012). Modelagem Hidrodinâmica como suporte a avaliação e proposição de alternativas compensatórias para mitigação dos problemas de cheias urbanas na bacia do riacho Reginaldo em Maceió-AL (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro
BibliografiaEditar
- NETTO, Azevedo; Y FERNÁNDEZ, Miguel Fernández. Manual de hidráulica. Editora Blucher, 2018.
- BOTREL, T. A.; MENDONÇA, F. C.; BOMBARDELLI, W. W. A.; ALMEIDA, A. M. V.; BARROS, T. H. S.; CAMARGO, A. P. Hidrabook [recurso eletrônico]. Piracicaba: ESALQ/USP, 2016. 168 p. : il. ISBN: 978-85-86481-59-8. Disponível em: http://docentes.esalq.usp.br/tabotrel/ 168 p. : il.