Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 10
Defina a área planiforme de um corpo submetido a escoamento externo. Quando é correto usar a área planiforme nos cálculos de arrasto e sustentação?
Passo 1
Esse exercício quer saber se devemos calcular os coeficientes de arrasto e , substituindo a área planiforme do corpo na área presente na equação do coeficiente de arrasto (equação 11-5 do livro) e na equação do coeficiente de sustentação (equação 11-6 do livro).
onde é a força de arrasto, é a força de sustentação, é a velocidade a montante e a densidade do fluido.
A figura abaixo mostra cada um desse termo.
Nos próximos passos nós veremos, o que é a área planiforme e quando usaremos a área frontal para calcular e .
Passo 2
Para entender o que é a área planiforme, vamos calcular a área planiforme de dois corpos que estão dentro de um escoamento: uma asa de avião de envergadura e corda (distância entre bordo de ataque e bordo de fuga) e uma placa plana com profundidade e largura .
A partir da imagem acima nós vemos que a área planiforme é a área que a gente vê do corpo, quando estamos olhando pra ele de cima (de uma direção perpendicular ao escoamento). Em outras palavras, a área planiforme é a área do corpo projetada em um plano que está paralelo ao escoamento!
Passo 3
Mas CUIDADO! Essa área planiforme só é usada se o corpo for carenado. Ou seja, essa área só é usada se o formato do corpo é aerodinâmico e foi pensado para diminuir o atrito entre ele e o fluido. Caso o corpo seja rombudo (não seja carenado e bloqueie mais o escoamento), como um cilindro, um tetraedro ou uma esfera, não usamos a área planiforme.
Resposta
A área planiforme é a área do corpo projetada em um plano que está paralelo ao escoamento. É correto usar a área planiforme nos cálculos de arrasto e sustentação de corpos carenados.