Para os campos de velocidade dados abaixo:
O campo de escoamento é uni, bi ou tridimensional, e por quê?
(6)
O campo de escoamento é uni, bi ou tridimensional, e por quê?
(6)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente identificar se o campo de velocidade dado é unidimensional, bidimensional ou tridimensional. Isso está dentro da matéria de Mecânica dos Fluidos, especificamente estudando os tipos de escoamento. Para resolver, vamos precisar entender o que define cada tipo de escoamento e analisar o campo de velocidade fornecido.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa cada tipo de escoamento:
- Unidimensional (1D): O fluxo tem velocidade em apenas uma direção e essa velocidade varia apenas em uma coordenada espacial.
- Bidimensional (2D): O fluxo tem velocidades em duas direções e essas velocidades variam em duas coordenadas espaciais.
- Tridimensional (3D): O fluxo tem velocidades em três direções e essas velocidades variam nas três coordenadas espaciais.
Passo 3
Agora, vamos analisar o campo de velocidade dado:
Aqui, a velocidade
está na direção
, que corresponde ao eixo
. Isso significa que o fluxo tem somente uma componente de velocidade, ou seja, na direção
.
Passo 4
Apesar de ter apenas uma componente de velocidade, precisamos verificar de quais coordenadas ela depende. No nosso caso, a velocidade depende de
,
e
devido às expressões
e
.
Passo 5
Então, mesmo que a velocidade tenha apenas uma direção, ela varia em três coordenadas espaciais diferentes (
,
e
). Segundo a definição, se a velocidade depende de três coordenadas, o escoamento é tridimensional.
Resposta
O campo de escoamento é tridimensional porque a velocidade varia nas três coordenadas espaciais
,
e
.
Exercícios relacionados
Diferencie trocadores de calor de fluxo paralelo, contracorrente e cruzado.
Uma parede tem temperaturas superficiais interna e externa iguais a 16 e
, respectivamente. As temperaturas do ar interno e externo são 20 e
, respectivamente. Os coeficientes de transferência de calor por convecção nas superfícies interna e externa são 5 e
, respectivamente. Calcule os fluxos térmicos do ar interior para a parede e da parede para o ar exterior. A parede está sob condições de regime estacionário? (R:
).
Qual é o impacto da eficiência do trocador de calor no LMTD?
Explique cada um dos termos da equação de balanço de energia térmica e mecânica. Existe algum fenômeno que não foi contabilizado nesta equação?