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Turbulência e Combustão

Código 10401
Ano 5
Semestre S1
Créditos ECTS 6
Carga Horária TP(60H)
Área Científica Aeronáutica e Astronáutica
Tipo de ensino Presencial
Estágios Nâo há.
Objectivos de Aprendizagem Bloco Pedagógico I – Turbulência
Objectivo 1. Introdução aos conceitos e equações fundamentais.
Objectivo 2. Domínio da metodologia de tratamento estatístico da turbulência.
Objectivo 3. Saber utilizar e deduzir as equações de Reynolds e conhecer a sua aplicabilidade.
Objectivo 4. Desenvolvimento de capacidades de análise de escoamentos livres.
Objectivo 5. Compreensão das escalas da turbulência e da utilização dos diversos parâmetros estruturais da turbulência e do espectro de energia.
Objectivo 6. Proporcionar a capacidade de análise escoamentos confinados.
Bloco Pedagógico II – Combustão
Objectivo 1. Fornecer conhecimentos básicos de combustão.
Objectivo 2. Domínio das equações básicas de transferência de massa e leis fundamentais
Objectivo 3. Compreensão e domínio dos processos de cinética química.
Objectivo 4. Cimentar capacidades de utilização dos conceitos básicos em processos de combustão específicos.
Objectivo 5. Compreensão do fenómeno de ignição.
Objectivo 6. Desenvolver capacidades de análise de chamas de pré-mistura ou de difusão laminares e compreender a sua aplicação em sistemas reais.
Objectivo 7. Proporcionar meios de análise e controle de chamas turbulentas.
Conteúdos programáticos Bloco Pedagógico I – Turbulência
1. Introdução e conceitos fundamentais. Equações fundamentais.
2. Descrição estatística da turbulência.
3. Equações de Reynolds.
4. Escoamentos livres. Jactos, esteiras e camadas de corte.
5. Escalas da turbulência. A cascata de energia e a hipótese de Kolmogorov. Parâmetros estruturais da turbulência. Correlações espaciais. Modos de Fourier. Espectro de velocidades.
6. Escoamentos confinados. Escoamentos em canais e tubagens. Camadas limites.
Bloco Pedagógico II – Combustão
1. Termoquímica. Estequiometria. Temperatura adiabática da chama. Equilíbrio químico. Produtos da combustão.
2. Transferência de massa. Leis fundamentais. Caso prático das evaporação da gota.
3. Cinética química. Taxas de reação elementares e globais. Taxas de reação de mecanismos em cadeia.
4. Casos de estudo. O sistema O2-H2. Oxidação do CO. Combustão do metano.
5. Ignição.
6. Chamas de pré-mistura laminares. Chamas de difusão laminares.
7. Chamas turbulentas.
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação A avaliação de conhecimentos baseia-se no exame final.
1) Exame Final
O exame final (NEF) consta de uma prova escrita (NE). A nota do exame final, NEF, é calculada da seguinte forma:
- se NE >= 9,5 valores, então NEF = NE;
- se NE < 9,5 valores, então NEF = NE (“Reprovado”);
A admissão ao exame final depende da obtenção de frequência de acordo com os critérios abaixo indicados.
2) Avaliação Periódica
a) A avaliação periódica (NAP) baseia-se em duas frequências, é calculada da seguinte forma:
NAP = 0,50 NF1 + 0,50 NF2;
b) O resultado da avaliação periódica será:
- Não admitido se a classificação de NAP for < 6 valores:
• Não Admitido Não Frequentou se a frequência das aulas for inferior a 60%
• Não Admitido Não Atingiu Mínimo se a frequência das aulas for igual ou superior a 60%
- Frequência não dispensa de exame se a classificação NAP for a >= 6 valores e < 9,5 valores
- Frequência dispensa de exame se a classificação NAP obtida se esta for >= a 9,5 valores;
Bibliografia principal Brederode, V., “Fundamentos de Aerodinâmica Incompressível”, IDMEC, Instituto Superior Técnico, Lisboa.
H. Tennekes and J. L. Lumley, A First Course in Turbulence, MIT Press, Cambridge.
H. Tennekes and J. L. Lumley, Turbulência em Fluidos, Fundação Calouste Gulbenkien.
Silva, A.R.R., “Slides de Turbulência”, Universidade da Beira Interior.
Coelho, P., Costa, M., Combustão, Edições Orion.
Turns, S.R., An Introduction to Combustion: Concepts and Applications, McGraw-Hill Book.
Silva, A.R.R., “Slides de Combustão com exercícios propostos”, Universidade da Beira Interior.
Língua Português
Data da última atualização: 2021-01-26
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