Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 16
Qual é o efeito da carenagem no (a) arrasto de atrito e (b) arrasto de pressão? O arrasto total agindo sobre um corpo necessariamente diminui como resultado da carenagem? Explique.
Passo 1
O exercício quer saber os efeitos que a fixação da carenagem geralmente terá sobre o arrasto de atrito, o arrasto de pressão e o arrasto total sobre os corpos. Na figura abaixo é mostrada a fixação da carenagem sobre um cilindro.
Vemos pela figura que a instalação da carenagem aumenta a área do cilindro. Isso significa que o cilindro passa a ter mais área de contato e atrito com o ar. Por isso, o arrasto de atrito aumenta com a fixação da carenagem.
Passo 2
Apesar desse aumento da área com a fixação da carenagem, elas permitem que o cilindro bloqueie menos o escoamento. Isso significa que a diferença de pressão do fluido (onde é a pressão da frente e é a pressão de trás do escoamento) diminui. Isso ocorre, porque a região de recirculação na parte de trás do cilindro diminui.
Como o arrasto de pressão é proporcional a , quanto menor essa diferença de pressão, menor o arrasto de pressão. Ou seja, o arrasto de pressão diminui com a fixação da carenagem.
Passo 3
O efeito da fixação da carenagem no arrasto total sobre um corpo depende do número de Reynolds ! Os efeitos podem ser divididos em dois casos:
- Se o número de Reynolds for baixo ( em escoamentos lentos), o arrasto de atrito é a maior parte do arrasto total. Logo, como o arrasto de atrito aumenta com a fixação da carenagem, o arrasto total também aumenta.
- Se o número de Reynolds for maior (como é na maioria dos casos), o arrasto de pressão é a maior parte do arrasto total sobre um corpo. Logo, como o valor do arrasto de pressão diminui com a fixação da carenagem, o valor do arrasto total também diminui.
Resposta
- O arrasto de atrito aumenta com a fixação da carenagem.
- O arrasto de pressão diminui com a fixação da carenagem.
- A fixação da carenagem aumenta o arrasto total para números de Reynolds baixos, mas diminui o arrasto total para números de Reynolds maiores.