Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 86
Qual é o aspecto característico do escoamento de Rayleigh? Quais são as principais hipóteses associadas ao escoamento de Rayleigh?
Passo 1
E aí, galerinha! Vamos partir para um exercício que faz a gente pensar sobre o escoamento de Rayleigh?
Em resumo, a questão pede para a gente explicar dois tópicos diferentes. Primeiro, ela quer que a gente explique a característica mais marcante do escoamento de Rayleigh. Depois, o problema quer saber quais simplificações nós geralmente precisamos usar para realizar o estudo desse escoamento.
Em outras palavras, nessa segunda parte vamos tentar responder se vamos desprezar o atrito nesse escoamento, se vamos supor que o escoamento está em regime permanente, etc.
Para entender melhor o que é um escoamento de Rayleigh e quais simplificações precisamos usar, vamos ter que nos lembrar o tipo de problema classificamos como escoamento de Rayleigh!
Passo 2
Nesse passo vamos responder o primeiro tópico que a questão quer saber: qual a maior característica que do escoamento de Rayleigh. Para entender isso, precisamos saber que tipo de problema nós resolvemos, quando fazemos contas supondo que o problema se trata de um escoamento de Rayleigh.
Existe um monte de problemas complexos na engenharia que envolvem o escoamento de um gás ideal através de um duto com troca de calor. Esse é o caso do escoamento do fluido do ar condicionado. Ele escoa através de tubos e absorve calor o calor do nosso quarto, por exemplo. Esse também é o caso de uma câmara de combustão que queima o escoamento de combustível e libera calor.
Esses são exemplos de escoamentos compressíveis com troca de calor através de um duto. Essa troca de calor faz os escoamentos ficarem muito complexos e difíceis de serem analisados. Logo, várias simplificações são feitas para compensar essa dificuldade introduzida pela troca de calor. Esse escoamento mais simples que somos capazes de estudar é chamado de escoamento de Rayleigh.
A necessidade dessas simplificações é causada pela troca de calor através do tubo. Logo, a maior característica do escoamento de Rayleigh é a troca de calor.
Passo 3
Como foi dito antes, precisamos fazer simplificações para compensar a dificuldade introduzida pela troca de calor do escoamento. Nesse passo, essas simplificações serão listadas.
Algumas simplificações são: considerar que o escoamento é unidimensional (a velocidade do fluido só varia em uma direção), permanente (o escoamento não muda com o tempo) e que o fluido é um gás ideal.
Na figura acima nós vemos ainda que além do gás ser ideal, seu calor específico é considerado constante através de todo o tubo . Além disso, supomos que o atrito entre o tubo e o gás é desprezível . Para finalizar, o escoamento de Rayleigh é focado em dutos com área transversal constante .
Resposta
O aspecto característico do escoamento de Rayleigh é a troca de calor. As principais hipóteses (simplificações) associadas ao escoamento de Rayleigh são: escoamento unidimensional, permanente, sem atrito, de um gás ideal com calor específico constante através de um tubo com seção transversal de área constante.