Considere um tubo de seção circular constante através do qual escoa determinado gás perfeito, como ilustra a figura acima. O escoamento é permanente, uniforme, adiabático e não há choques. A tensão de cisalhamento do fluido sobre a tubulação é significativa. Sejam M₁ e M₂ os números de Mach nas seções 1 e 2, e p₁ e p₂ as pressões nas seções 1 e 2, respectivamente. A partir dessas informações, assinale a opção correta, em relação aos efeitos da frição entre fluido e paredes da tubulação, e às propriedades do escoamento.

Considere um bocal convergente-divergente através do qual escoa determinado gás perfeito, como ilustrado na figura abaixo.

Para todos os efeitos, o escoamento pode ser considerado unidimensional e permanente. Considere que o fluido seja invíscido e que escoe de forma isoentrópica através do bocal. Com base nessas informações e considerando a teoria de escoamento compressível unidimensional, assinale a opção correta.

Dois dos mais importantes modelos de turbulência, empregados para a previsão de μ_T, são os modelos !$ k - \varepsilon !$ e !$ k \omega !$ . Com relação às suas principais características e aplicações, assinale a opção correta.

A hipótese de Boussinesq da viscosidade turbulenta sustenta que o transporte de momento linear realizado pelas flutuações turbulentas pode ser modelado de forma similar ao transporte de momento linear por ação do movimento molecular das partículas fluidas, de forma que !$ \tau = 2 \mu_T \bar{D} - { \large 2 \over 3} \rho K\,I !$, em que !$ \mu_T !$ é uma viscosidade turbulenta !$ \bar{D} !$ é o tensor taxa de deformação médio, !$ \rho !$ é a massa específica, k é a energia cinética de turbulência por unidade de massa, I é o tensor identidade e !$ \tau !$ é o tensor de tensões de Reynolds, definido como !$ \tau = - \rho \overline{ u^{ \prime} u^{ \prime} } !$, em que !$ u^{ \prime} !$é a , flutuação do vetor velocidade em relação à medida temporal desse vetor.

Considerando essas informações e considerando ainda a classificação dos escoamentos turbulentos, assinale a opção correta.

Uma técnica utilizada para se estudar o escoamento em camadas limites consiste em integrar as equações da camada limite ao longo da coordenada y. No caso de o escoamento fora da camada limite ser plenamente desenvolvido e livre de gradientes de pressão, a equação de conservação da quantidade de movimento pode ser escrita na forma integral como !$ { \large d \over dx} \int_0^6 u( U - u) dy = { \large \tau_w \over \rho} !$, em que !$ \rho !$ é a massa específica do fluido e !$ \tau_w !$ é a tensão de cisalhamento exercida pelo fluido sobre a placa. Considerando-se um perfil de velocidade linear, dentro da camada limite, de forma que a ' 1 e b ' 0, a relação entre a espessura da camada limite, !$ \delta !$, e o número de Reynolds baseado na coordenada x, definido por !$ Re_x = { \large \rho Ux \over \mu} !$, é dada por

Texto para a questão

Uma camada limite laminar desenvolve-se ao longo de uma placa plana, sem rugosidade, e na ausência de gradientes de pressão na direção x, conforme ilustrado na figura abaixo.

O perfil de velocidade do escoamento, antes de este atingir a placa, é uniforme com velocidade igual a U. O escoamento é incompressível. O perfil de velocidade do escoamento dentro da camada limite é dado por !$ { \large u(y) \over U} = a { \large y \over \delta} + b \left ( { \large y \over \delta} \right)^2 !$, em que a e b são constantes e !$ \delta !$ é a espessura da camada limite, definida de forma que !$ u( \delta) = 0,99 U !$.

Considerando-se a teoria de camada limite, é correto afirmar que a tensão de cisalhamento na placa

Um experimento é realizado para se determinar a perda de carga originada por uma placa de orifício instalada em determinada tubulação. Deseja-se determinar o coeficiente de perda localizada da placa, k, definido de forma que !$ { \large \triangle_p \over \rho} = K { \large U^2 \over 2} !$, em que !$ \triangle_p !$ é a perda de carga gerada pela placa, !$ \rho !$ é a massa específica do fluido e U é a velocidade média do escoamento através da tubulação. A placa é instalada em uma tubulação reta, horizontal, de seção circular constante, através da qual a água escoa em regime laminar, permanente, como ilustra a figura abaixo. O escoamento no trecho reto já está plenamente desenvolvido no ponto onde está instalado o manômetro 1.

Ao longo do trecho reto de 10 m de comprimento, a perda de carga distribuída é de 0,2 m de coluna de água por metro de tubulação, isto é, 0,2 mca/m. A velocidade média do escoamento é de 5 m/s. Sabendo-se que a massa específica da água é de 1.000 kg/m³, que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s² e que a diferença entre as pressões medidas pelos manômetros 1 e 2 é de 2,625 × 10⁴ Pa, é correto afirmar que o coeficiente de perda localizada da placa de orifício será igual a

Nos trechos de tubos circulares retos A e B mostrados na figura acima, circula uma mesma vazão Q, de um mesmo fluido newtoniano, com massa específica D e viscosidade dinâmica μ. O escoamento em ambos os casos é laminar e plenamente desenvolvido. A perda de carga !$ \triangle_p !$, nesse caso, é dada por !$ \triangle_p = f { \large L \over D} { \large \rho U^2 \over 2} !$ em que U é a velocidade média e f é o fator de atrito, que, no caso de escoamento laminar, é dado por !$ f = { \large 64 \over Re} !$, em que Re é o número de Reynolds embasado na velocidade média e no diâmetro do tubo. Nessa situação, a razão entre as perdas de cargas nas duas tubulações, !$ { \large \triangle\,p_A \over \triangle\,p_B} !$ é igual a

Texto para a questão.

Um fluido incompressível e invíscido, de massa específica p, escoa no interior de uma tubulação horizontal de área de seção transversal variável, como ilustra a figura acima. Um tubo em U é ligado exatamente nas posições 1 e 2. O fluido no interior do tubo tem massa específica p_m e é imiscível com o fluido que escoa pela tubulação. Nas posições 1 e 2, indicadas na figura, as áreas das seções transversais e as velocidades do escoamento são iguais a A₁, U₁ e A₂, U₂, respectivamente. A aceleração da gravidade local é g; o regime do escoamento é permanente; o perfil de velocidade em cada seção do escoamento é uniforme e a vazão volumétrica através da tubulação é Q.

Considere uma partícula escoando através do bocal, exatamente na linha de centro do escoamento. Nessa situação, se a variação da área do bocal é dada por !$ A(x) = A_1 -ax !$, em que !$ \alpha = { \large A_1 - A_2 \over L} !$, então a aceleração, a, da partícula, exatamente na entrada do bocal, é expressa por

Texto para a questão.

Um fluido incompressível e invíscido, de massa específica p, escoa no interior de uma tubulação horizontal de área de seção transversal variável, como ilustra a figura acima. Um tubo em U é ligado exatamente nas posições 1 e 2. O fluido no interior do tubo tem massa específica p_m e é imiscível com o fluido que escoa pela tubulação. Nas posições 1 e 2, indicadas na figura, as áreas das seções transversais e as velocidades do escoamento são iguais a A₁, U₁ e A₂, U₂, respectivamente. A aceleração da gravidade local é g; o regime do escoamento é permanente; o perfil de velocidade em cada seção do escoamento é uniforme e a vazão volumétrica através da tubulação é Q.

Acerca do movimento realizado por uma partícula fluida que atravessa o bocal passando exatamente pela linha de centro da tubulação, assinale a opção correta.