Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 2
Qual é a diferença entre a velocidade a montante e a velocidade da corrente livre? Para que tipo de escoamento essas velocidades são iguais entre si?
Passo 1
Oi, galera! Esse é um exercício de explicação de dois conceitos muito importantes para a escoamentos externos: velocidade de corrente livre e velocidade a montante.
para explicar a diferença entre essas duas velocidades devemos explicar o que são essas duas velocidades. Vamos começar pela velocidade a montante!
Essa é a velocidade do fluido que está se aproximando do corpo, mas ainda está distante dele. Ou seja, é a velocidade que o fluido tem, quando ele ainda está longe demais do corpo para ser influenciado pela obstrução do corpo ao escoamento! A imagem abaixo mostra esse .
Na figura acima nós vemos que a velocidade a montante do fluido está paralela ao eixo , porque ainda não sofreu os efeitos da presença do corpo no escoamento!
Passo 2
A velocidade de corrente livre é a velocidade do fluido (relativa ao corpo) em pontos muito distantes do corpo. Esses pontos com velocidade de corrente livre estão longe o suficiente do corpo para não ser afetado pela presença dele. A figura abaixo mostra a diferença entre a velocidade a montante e a velocidade de corrente livre através de um escoamento de água sobre uma esfera.
A velocidade de corrente livre é a velocidade que o fluido distante tem, quando ele está contornando o corpo (em uma posição onde o corpo não influencia o valor dessa velocidade). Já a velocidade a montante é a velocidade que o fluido distante tem ANTES de contornar o corpo.
Passo 3
Essas duas velocidades são iguais, quando o escoamento é uniforme (velocidades com valor e sentidos iguais em todos os pontos distante do corpo assim como no exemplo) e quando o corpo é pequeno em relação ao campo de escoamento. Se o corpo é pequeno em relação ao escoamento, existem pontos no escoamento, onde a influência do corpo não é percebida pelo fluido.
Resposta
A velocidade de corrente livre é a velocidade que o fluido distante tem, quando ele está contornando o corpo e a velocidade a montante é a velocidade que o fluido distante tem antes de contornar o corpo. As duas são iguais, quando o escoamento é uniforme e quando o corpo é pequeno em relação ao tamanho do campo de escoamento.