Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 23
O que é a viscosidade turbulenta? Pelo que ela é causada?
Passo 1
A questão quer saber o que é a viscosidade turbulenta presente na fórmula de tensão de cisalhamento do escoamento turbulento (equação 8-39 do livro).
onde é a viscosidade do fluido e é a viscosidade de turbilhonamento (viscosidade turbulenta). é a média temporal da componente do eixo da velocidade do fluido. é a coordenada do ponto medida a partir da parede do tubo.
Passo 2
Como podemos ver na fórmula, a presença da viscosidade turbulenta aumenta a tensão de cisalhamento do escoamento. Isso indica que a sua presença aumenta o atrito entra as camadas de fluido de um escoamento turbulento! Mas pelo que essa viscosidade turbulenta é originada. A figura abaixo dá uma pista, quando comprar o escoamento laminar com o turbulento.
Podemos notar a presença de pequenos turbilhões (vórtices turbulentos) no escoamento turbulento. Os turbilhões aumentam a mistura entre camadas de fluido que estão lado a lado no escoamento. Isso acaba aumentando o atrito dentro do escoamento, porque, através desse turbilhão, mais moléculas se chocam. Esse efeito é traduzido em uma tensão de cisalhamento maior.
Para representar matematicamente esse aumento na tensão de cisalhamento , somamos à viscosidade do fluido .
A. Ou seja, não é uma propriedade do fluido assim como a viscosidade do fluido . é um fator que depende das condições do escoamento, porque é originado pelos vórtices turbulentos!
Resposta
A viscosidade turbulenta é um termo que representa o aumento na tensão de cisalhamento causado pelos vórtices turbulentos. A viscosidade turbulenta é causada pelos vórtices turbulentos.