Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 15
São fixadas carenagens na frente e atrás de um corpo cilíndrico para fazê-lo parecer mais carenado. Qual é o efeito dessa modificação sobre (a) o arrasto de atrito, (b) arrasto de pressão e (c) arrasto total? Suponha que o número de Reynolds seja grande o suficiente de forma que o escoamento seja turbulento em ambos os casos.
Passo 1
O exercício quer saber os efeitos que a fixação da carenagem em um cilindro terá sobre o arrasto de atrito, o arrasto de pressão e o arrasto total sobre o cilindro. Na figura abaixo nós conseguimos ver melhor a carenagem sobre o 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
Como o arrasto de pressão é a maior parte do arrasto total sobre o cilindro, quando o valor do arrasto de pressão cai, o valor do arrasto total também cai.
Logo, a fixação da carenagem diminui o arrasto total do fluido sobre o cilindro.
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 diminui o arrasto total do fluido sobre o cilindro.