Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 40
Como é determinado o coeficiente médio de atrito em um escoamento sobre uma placa plana?
Passo 1
Tudo certo pessoal?? Vem comigo resolver mais essa questão!!
Nesse exercício, queremos definir o coeficiente médio de atrito em um escoamento sobre uma placa plana. Para isso é bom lembrar que no caso de uma placa plana alinhada com o fluxo, não há arrasto por pressão, apenas arrasto por atrito. Assim, o coeficiente de atrito médio é o mesmo que o coeficiente de arrasto. Isso não é verdade para outras formas.
Então uma das maneiras de determinar o coeficiente de atrito médio é dividir a força de arrasto pela pressão dinâmica. Para isso, devemos primeiro determinar a força de arrasto que atua experimentalmente no corpo e a área da superfície através da qual o fluido está fluindo, a densidade do fluido e a velocidade do fluxo do fluido também devem ser conhecidas. Ou seja:
Onde é o coeficiente de atrito, é a pressão dinâmica, é a força de arrasto. Na pressão dinâmica, é a densidade, é a área da placa através da qual o fluido está fluindo e é a velocidade do fluxo.
Passo 2
Agora, podemos determinar o coeficiente de atrito médio por outro método, para isso, precisamos conhecer o coeficiente de atrito local , que é o valor local do coeficiente de atrito em uma região específica da placa. O coeficiente de atrito local varia ao longo da superfície da placa plana devido à mudança na camada limite de velocidade na direção do fluxo, de modo que os valores do coeficiente de atrito local serão diferentes em diferentes regiões da placa.
Então, para determinar o coeficiente de atrito média de toda a placa que deve integrar o coeficiente de atrito locais por todo o comprimento e dividi-lo pelo comprimento . Ou seja:
Para fluxo laminar, o coeficiente de atrito local é
Onde, é o número de Reynolds a uma distância da borda principal da placa
Além disso, , é a velocidade do fluido, é o comprimento da placa e é a viscosidade cinemática do fluido.
Resposta
ou