Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 54
Quando uma válvula é subitamente fechada em um tubo em que escoa água, uma onda de pressão se desenvolve (martelo hidráulico ou golpe de aríete). As elevadas pressões geradas por essas ondas podem danificar o tubo. A pressão máxima, , gerada pelo martelo hidráulico é uma função da massa específica do líquido, , da velocidade inicial do escoamento, , e do módulo de compressibilidade do líquido, . Quantos grupos adimensionais são necessários para caracterizar o martelo hidráulico? Determine a relação funcional entre as variáveis em termos dos grupos necessários.
Passo 1
Nessa questão nós temos a relação funcional entre a pressão máxima experimentada em uma onda de golpe de aríete e outros parâmetros físicos. Com isso queremos encontrar o número de termos que caracterizam esse fenômeno e a relação funcional entre os termos
Passo 2
sando o procedimento de Buckingham temos que o número de parâmetros é:
Selecionando as dimensões primárias :
E os parâmetros repetidos:
Porque e têm as mesmas dimensões.
Passo 3
Então nós temos grupos sem dimensão. Configurando as 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
Verificando usando as dimensões :
A relação funcional é:
Então,