Camada-limite em placa plana: revisitando o Método da Similaridade
Cadernos UniFOA
Camada-limite em placa plana: revisitando o Método da Similaridade
Autor Correspondente: Élcio Nogueira | [email protected]
Palavras-chave: Camada-limite em placa plana. Método da Similaridade. Método Integral. Método de Runge Kutta. Camada-limite hidrodinâmica. Camada-limite térmica.
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
Ao escrever o presente trabalho, tem-se em mente os estudantes que se iniciam em Mecânica dos Fluidos e se deparam com o conceito de camada-limite. Nesse sentido, como primeira abordagem, introduz-se a solução de Blasius para placa plana, uma vez que se trata de um problema básico em camada-limite e possibilita ao estudante antever o grau de dificuldade a ser enfrentado em problemas mais complexos. Além disso, acredita-se que seja um assunto a ser apresentado e discutido em consonância ao estudo introdutório das Equações de Navier-Stokes, uma vez que se trata de primeira aproximação consolidada, historicamente falando, desse conjunto de equações. O foco principal do trabalho reside no Método da Similaridade, uma vez que Blasius o utilizou para obtenção da solução da camada-limite hidrodinâmica em regime laminar, resultados estes que foram de grande impacto na moderna Mecânica dos Fluidos. Não se limita à solução do Problema de Blasius, mas estende-se a análise para o problema da solução da Equação da Energia, ou seja, na obtenção da camada-limite térmica, onde pode-se obter o perfil de temperatura e o gradiente de temperatura, ao longo da camada-limite. Introduz-se o Método Integral da Quantidade de Movimento, uma vez que equação integral da quantidade de movimento possibilita determinar, com razoável precisão, a espessura da camada-limite turbulenta. Apresentam-se soluções para regime turbulento, em comparação ao regime laminar, tanto para perfil de velocidade quanto para perfil de temperatura. Os conceitos e procedimentos podem servir de base para soluções de camada-limite que não satisfazem o conceito de similaridade, como para problemas de camada-limite em geral.
Resumo Inglês:
In writing the present work it is considered the students who start in fluid mechanics and meet the concept of boundary layer. In this sense, as a first approach, introduced the Blasius solution for flat plate, since it is a basic problem in the boundary layer and allows the student understand the degree of difficulty to be faced in more complex problems. In addition, believe that it is a subject to be presented and discussed in line with the introductory study of the Navier-Stokes equations, since it is the first consolidated approach, historically speaking, of this set of equations.The focus lies in the method of similarity, since Blasius used it to obtain the solution of the hydrodynamic boundary layer in laminar regime, results that were of great impact in modern fluid mechanics. The work are not limited to the solution of the Blasius problem, but extend the analysis to the problem of the solution of the energy equation, that is, in obtaining the thermal boundary layer, where can get the temperature profile, and the temperature gradient. Introduced the integral method, since the integral equation of the momentum determine, with reasonable accuracy, the thickness of the turbulent boundary layer. Present solutions for turbulent regime, compared to the laminar regime, both for velocity profile and for temperature profile. The concepts and procedures can serve as a basis for boundary layer solutions that do not satisfy the concept of similarity, and for general boundary layer problems.
