Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 83
A componente da velocidade na corrente de uma camada limite sobre placa plana permanente, incompressível, laminar e de espessura é aproximada pela expressão linear simples, para e para (Figura ). Gere expressões para espessura de deslocamento e espessura do momento em função de , baseado nessa aproximação linear. Compare os valores aproximados de e com os valores de e obtidos na solução de Blasius.
Respostas: 0.500, 0.167
Passo 1
Sabendo que representa a espessura de deslocamento nós vemos que na página 458 (da primeira edição desse livro em português ) que a expressão para a espessura de deslocamento aproximada se dá por:
Só que como a expressão para as condições dadas foram aproximadas para:
Então podemos escrever que:
E como a integral está em relação a , é mais justo que tenhamos uma função em nessa integral. Só que temos uma mudança de intervalo pois está restrito entre e , portanto a nova integral fica:
Fazendo a integral temos:
Então:
Passo 2
Já na página (da primeira edição do livro em português) temos a definição da espessura do momento ,que concordo que é uma letra horrível para isso, que é dada por:
Então aplicando a aproximação para :
Fazendo essa integral temos:
Fazendo o intervalo:
Então:
Note que não nos interessa a condição para quando , pois estaremos fora da camada limite e a velocidade não se altera por isso, não tendo porque ter uma análise.
Passo 3
Agora vamos ver se essa aproximação foi boa, sabendo que a medida real da espessura do momento e a espessura do deslocamento são:
Seguindo o exemplo 10-10 da primeira edição desse livro (onde ele assume , poderíamos supor qualquer relação, uma vez que encontraremos um relação entre o real e o teórico em qualquer posição dessa placa)nós temos que pela tabela de Blasius que:
Portanto dividindo uma pela outra temos:
Fazendo o mesmo raciocínio para a espessura do momento:
Então o erro causado será de:
O que são erros bem grandes para , portanto a aproximação é ruim.