Mecânica de Fluidos II

Imagem d@ Frederico Miguel Freire Rodrigues [Ficheiro Local]
Frederico Miguel Freire Rodrigues
Código:
16157
Ano:
3
Semestre:
S1
Créditos ECTS:
6
Carga Horária:
T(30H)/TP(30H)
Área Científica:
Mecânica e Termodinâmica
Objectivos de Aprendizagem:
O objetivo geral desta unidade curricular é complementar o corpo de conhecimentos e competências de base na área disciplinar da Mecânica dos Fluidos. Neste caso focado em aplicações muito concretas encontradas em sistemas e processos envolvendo fluidos. Os resultados da aprendizagem focam-se no seguinte conjunto de aptidões e competências: 1. Conhecer o escoamento em regime compressível em regime estacionário e não estacionário; 2. Conhecer os diferentes tipos de turbomáquinas; 3. Ser capaz de descrever, com recurso às equações fundamentais, a operação de máquinas axiais e centrífugas, de ação e reação; 4. Estabelecer as condições do estabelecimento do golpe de aríete; 5. Ser capaz de inserir turbomáquinas em redes de fluidos. 6. Ser capaz de utilizar programas de CFD para modelar o escoamento em turbomáquinas.
Conteúdos programáticos:
Os conteúdos programáticos incluem os seguintes tópicos:
1.Introdução.
2. Escoamentos externos: Força resultante sobre corpo imerso num escoamento, componentes de atrito e pressão e coeficientes aerodinâmicos
3. Escoamento compressível unidimensional: A velocidade do som - número de Mach. Gases perfeitos. Escoamento estacionário, isentrópico e adiabático e escoamento isentrópico com mudanças de secção.
4. Linhas de transporte de fluidos: perda de carga na linha; redes de tubagens (método de Hardy). O software PumpSIM. Incorporação de bombas e ventiladores e de máquinas motrizes.
5. Escoamento em turbomáquinas; trocas de energia e rendimentos;
6. Análise dimensional, curvas características, velocidade específica e geometria da máquina;
7. Influência do número de Reynolds; cavitação; equações de Euler e de Bernoulli num rotor;
8. Escoamento em turbomáquinas radiais e axiais;
9. Ondas de pressão em condutas, golpe de aríete;
10. Conceção de instalações com turbomáquinas e modelação
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
O método adotado de ensino combina a exposição teórica com a resolução de casos práticos, cobrindo o enquadramento das temáticas, os conceitos e a teoria, as hipóteses simplificadoras e as técnicas inerentes a cada uma das matérias a serem lecionadas.
A frequência às aulas tem por objetivo facilitar a apreensão e compreensão dos conceitos, técnicas e métodos de análise, e à interpretação dos métodos associados às principais abordagens da mecânica de fluidos em contexto industrial.
Os elementos de suporte à lecionação das aulas e à resolução dos exercícios pelos alunos serão disponibilizados na área da unidade curricular na plataforma Moodle.
Os critérios de avaliação consistem na realização de trabalhos práticos que deverão ser discutidos num breve relatório, estudo de uma instalação de tubagens com sistema de bombagem, realização de uma frequência de avaliação de conhecimentos e de um mini-projeto de aplicação industrial.
Bibliografia principal:
• Slides e apontamentos das aulas.
• Gerhart, P., Hochstein, J. and Gerhart, A. (2021). Munson, Young and Okiishi's Fundamentals of Fluid Mechanics, International Adaptation. 9th edition. Wiley Global Education UK.
• J. C. Páscoa (2017), Turbomáquinas, uma abordagem moderna, Engebook, Publindústria.
• L. A. Oliveira, A. G. Lopes (2010): Mecânica dos Fluidos, LIDEL/ETEP, Lisboa.
• C. Kleinstreuer (2018), Modern Fluid Dynamics, CRC Press.
• Robert D. Zucker, Oscar Biblarz (2019): Fundamentals of Gas Dynamics, John Wiley & Sons
• J. E. Matsson (2019) An Introduction to SOLIDWORKS Flow Simulation 2019, SDC Publications
• Chasm Consulting, The Howden Group (2024) PumpSIM 3D Pumping Simulation Software User Manual (https://pumpsim.com/)
Língua:
Português