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Disambig grey.svg 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.

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:

  • 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

  1. Escoamento laminar: as partículas dos fluidos tem trajetórias não se cruzam, ou seja, são paralelas e bem definidas.
  2. 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

 Ver artigo principal: Princípio de Bernoulli

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) 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] Os modelos hidrodinâmica, e eles são divididos em:

  • Modelos 1D: modelam o escoamento em apenas uma direção;
  • Modelos Quasi-2D: usam de uma teia de ligações, células e/ou nós, com os caminhos do escoamento pré-definidos para permitir a armazenagem em locais específicos;
  • Modelos 2D: resolvem as equações de Navier-Stokes para duas dimensões;
  • Modelos 1D/2D: modelos mistos, utilizam a parte 1D para escoamento em tubos e a parte 2D para canais com regiões de alagamento;
  • Modelos 3D: resolvem completamente as equações de Navier-Stokes em três dimensões. [4]

Ver tambémEditar

Referências

  1. BOTREL; et al. (2016). Hidrabook [recurso eletrônico]. Piracicaba: ESALQ/USP 
  2. NETTO, Azevedo (2018). Manual de hidráulica. São Paulo: Blucher 
  3. 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 
  4. Sousa, Matheus (março de 2010). «Comparação de modelagem em planejamento e projetos de engenharia hidráulica» (PDF). COPPE/UFRJ. Consultado em 7 de Junho de 2017 

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.

Ligações externasEditar