Disciplina Mecânica dos Fluidos

O âmbito da Mecânica dos Fluidos é extenso (superfície da Terra envolvida por ar e água) encontrando aplicações nas áreas tradicionais da engenharia (mecânica, química, civil) e também noutras como a energia e ambiente, aeroespacial, bioengenharia. Aplicações práticas que envolvem a análise e a conceção de sistemas que requerem uma boa compreensão da Mecânica dos Fluidos: a aerodinâmica (aeronáutica e aeroespacial, automóvel), redes de distribuição (água, petróleo, gás natural), climatização e ventilação, engenharia biomédica (respiração e circulação sanguínea), biomecânica, desporto, etc. No âmbito desta uc do 1º ciclo Engenharia do Ambiente, pretende-se que o aluno aprofunde os conhecimentos de base sobre estática e dinâmica de fluidos ideais e reais e sobre as pricipais modelações e teorias aplicadas. Esta uc é relevante para apoiar o desenvolvimento do conhecimento noutras ucs específicas relacionadas com hidráulica ou outros processos físicos no âmbito da engenharia do Ambiente.

Conteúdos programáticos

• Introdução e Conceitos fundamentais:
  • Introdução aos fluidos; linhas características, caudal mássico e caudal volúmico; propriedades termodinâmicas de um fluido
• Revisão sobre propriedades dos fluídos: Viscosidade, tensão superficial, campos de velocidade, temperatura e densidade. Escoamento viscoso entre placas paralelas
• Pressão e Estática de fluídos: Impulsão
• Equações diferenciais relevantes em fluidos
  • Equação da continuidade
  • Equação de Euler, hidroestática e hidrodinâmica em regime permanente, equação de Bernoulli
• Aproximação Integral para um Volume de controlo
  • conservação da massa,
  • conservação do momento linear
  • conservação da energia
• Introdução à Análise Diferencial do Escoamento de Fluídos:
  • Aceleração, equação de Euler,
  • Equação diferencial da conservação da massa
  • Equação diferencial do momento linear, equação de Navier Stokes
  • Equação diferencial da consevação da energia
• Parâmetros Adimensionais e semelhança

Nas aulas da componente teórica, para além de serem introduzidos os conceitos e relações fundamentais em cada capítulo, são analisadas "Questões-Caso" que partem de sistemas concretos e focam-se na resolução de questões práticas relacionadas com os conceitos ou relações discutidos anteriormente. Nas aulas que terminam um capítulo ou sub-capítulo, os alunos são desafiados a responder a um quiz conceptual, focado no entendimento dos conceitos básicos. No que respeita à aplicação prática e domínio do processo de resolução de problemas concretos, os alunos são desafiados a resolver em sala de aula um conjunto conhecido de exercícios propostos e os que não forem resolvidos em sala de aula devido a diferentes velocidades de execução, podem ser resolvidos pelos estudantes em casa e entregues para correção. No início do semestre são constituídos grupos que vão pesquisar sobre um trabalho laboratorial que será desenvolvido ao longo do semestre integrando o conhecimento que vai sendo lecionado.

• White, F.M. (2016).  Fluid Mechanics (8^th Ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-339827-3
• Çengel, Y.A., Cimbala, J.M. (2014). Fluid Mechanics - Fundamentals and applications (3^rd ed.). McGraw-Hill. ISBN: 978-0-07-338032-2
• Fox, R.W., McDonald, A.T., Pritchard, P.J. (2014). Introdução à Mecânica dos Fluidos (8ª Ed.). LTC Editora.