Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 50
O empuxo de uma hélice de embarcação deve ser medido durante testes de “águaaberta” a diversas velocidades angulares e velocidades à frente (“velocidades de avanço”). Supõese que o empuxo, , depende da massa específica da água, , do diâmetro da hélice, , da velocidade de avanço, , da aceleração da gravidade, , da velocidade angular, , da pressão no líquido, , e da viscosidade do líquido, . Desenvolva um conjunto de parâmetros adimensionais para caracterizar o desempenho da hélice. (Um dos parâmetros resultantes, é conhecido como a velocidade de avanço de Froude.)
Passo 1
Fala aiii, tudo bem? Nessa questão nós temos a relação funcional entre o impulso de uma hélice marítima e outros parâmetros físicos. Com isso queremos encontrar os termos que caracterizam esse fenômeno.
Passo 2
Para resolver essa questão usaremos o teorema pi de Buckingham. Onde encontramos que o número de parâmetros é:
Selecionando as dimensões primárias
E os parâmetros repetidos:
Passo 3
Então nós temos grupos sem dimensão. Configurando as seguintes equações dimensionais:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 4
Para o segundo grupo temos:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 5
Para o terceiro grupo temos:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 6
Para o quarto grupo temos:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 7
Para o quinto grupo temos:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 8
Verificando usando as dimensões :