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Disciplina Mecânica dos Fluidos

  • Apresentação

    Apresentação

    O âmbito da Mecânica dos Fluidos é extenso (superfície da Terra envolvida por ar e água) encontrando
    aplicações nas áreas tradicionais da engenharia (Industrial, 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), etc. No âmbito desta
    uc do 1º ciclo em Engenharia e Gestão Industrial 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 industrial no âmbito desta uc.

  • Conteúdos Programáticos

    Conteúdos Programáticos

    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
  • Objetivos

    Objetivos

    Esta uc tem objetivo principal apresentar uma introdução à mecânica dos fluidos e escoamentos em tubos, onde são abordados os itens:
    - Compreender os conceitos fundamentais da Mecânica dos Fluidos
    - Analisar o comportamento dos fluidos em repouso e em escoamento
    - Aplicar a análise dimensional na análise de problemas de engenharia
    - Conhecer métodos e instrumentos de medição em Mecânica dos Fluidos, nomeadamente
    pressão, velocidade e caudal
    O estudante deverá ficar habilitado a:
    - Caracterizar os fluidos a partir das suas propriedades
    - Calcular forças de pressão em superfícies imersas
    - Aplicar a equação de Bernoulli aos escoamentos ideais e compreender as suas limitações
    - Medir pressão, velocidade e caudal
    - Determinar forças em escoamentos (conservação da quantidade de movimento)
    - Resolver questões de modelação e de experimentação com base nas leis de semelhança
    - Calcular a potência de turbinas, bombas e ventiladores
    - Calcular perdas de carga e dimensionar instalações de transporte de fluidos

  • Metodologias de ensino e avaliação

    Metodologias de ensino e avaliação

    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

  • Bibliografia principal

    Bibliografia principal

    • 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.
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