Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 107
Dados de arrasto para modelo e protótipo de fragatas de mísseis teleguiados são apresentados nas Figuras 10.44*, para dimensionar uma hélice única para movimentar a fragata real. Calcule o tamanho da hélice, a velocidade de operação e a potência de entrada, se ela operar na eficiência máxima, quando o navio viaja com velocidade máxima, .
Passo 1
A primeira coisa que devemos notar é que está faltando informação no enunciado. Verificando a versão em inglês do livro, nós devemos considerar as dimensões do protótipo como sendo os dados no Problema 9.89, que são:
Então beleza, agora sim! Com o comprimento e a velocidade, podemos calcular o número de Froude para as condições dadas:
Então, agora, a partir do gráfico apresentando no capítulo 7, podemos encontrar o coeficiente de resistência :
Então, para o nosso número de Froude encontrado, temos:
E, sua equação é:
Então, substituindo os valores conhecidos nessa equação, temos:
Passo 2
Agora vamos analisar o diagrama da figura 10.44:
Como o enunciado nos pede para analisar o caso onde a eficiência é maxima, olhando o gráfico, podemos usar um valor de:
E, para esse valor de eficiência, temos:
Então, da equação para o coeficiente de velocidade de avanço , temos:
Agora, ainda da figura de cima, podemos usar um , e sua equação é dada por:
E, substituindo os valores conhecidos:
Passo 3
E, da relação encontrada para , temos:
Convertendo esse valor para rotações por minuto, temos:
Passo 4
Agora, para encontrar a potência de entrada, podemos utilizar a fórmula da eficiência, dada por:
Então, substituindo os valores conhecidos, temos: