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:

C f = F D 1 2 ρ A V 2

Onde C f é o coeficiente de atrito, 1 2 ρ A V 2 é a pressão dinâmica, F D é a força de arrasto. Na pressão dinâmica, ρ é a densidade, A  é a área da placa através da qual o fluido está fluindo e V  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  C f ,   x , 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  L  e dividi-lo pelo comprimento  L . Ou seja:

C f = 1 L ∫ 0 L C f ,   x d x

Para fluxo laminar, o coeficiente de atrito local é

C f ,   x = 0,664 R e x 0,5

Onde,  R e x é o número de Reynolds a uma distância  x  da borda principal da placa

R e x = V x ν

Além disso, R e x ≤ 5 × 10 5 , V  é a velocidade do fluido,  x  é o comprimento da placa e ν  é a viscosidade cinemática do fluido.

Resposta

C f = F D 1 2 ρ A V 2

ou

C f = 1 L ∫ 0 L C f ,   x d x

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