Regime de escoamento

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Regime de escoamento diz respeito, em mecânica dos fluidos, a como os fluidos se comportam em relação a diversas variáveis.

Um fluxo de fluido pode se comportar quanto à direção da trajetória das partículas que o compõe em relação a dependência do estado de organização do escoamento em:

  • Escoamento laminar (regime laminar, também chamado de lamelar ou tranquilo) - no qual as partículas do fluido tendem a percorrer trajetórias paralelas.
  • Escoamento turbulento (regime turbulento, no qual as trajetórias das partículas são curvilíneas, não paralelas, alteram-se em sentido, sendo irregulares. Apresentam entrecruzamento, formando uma série de minúsculos redemoinhos ou vórtex. O escoamento turbulento é também conhecido como "turbilhonário" ou "hidráulico". Na prática, o escoamento dos fluidos quase sem exceção é turbulento. É o regime típico das obras de engenharia, tais como adutoras, tubulações industriais, vertedores de barragens, fontes ornamentais, etc.

Um fluxo de fluido pode se comportar quanto à sua variação no tempo em:

  • Escoamento permanente, ou estacionário, no qual a velocidade e a pressão num determinado ponto, não variam com o tempo. A velocidade e a pressão podem variar de um ponto para outro do fluxo, mas se mantêm constantes em cada ponto imóvel do espaço, em qualquer momento do tempo, fazendo a pressão e a velocidade em um ponto serem funções das coordenadas do ponto e não dependentes do tempo. No escoamento permanente a corrente fluida é dita "estável".
  • Escoamento não permanente, no qual a velocidade e a pressão, em determinado ponto, são variantes com o tempo, variando também de um ponto a outro. Este tipo de escoamento é também chamado de "variável" ou "transitório", e a corrente é dita "instável". A pressão e a velocidade em um ponto são dependentes tanto das coordenadas como também do tempo. Um exemplo de um escoamento não permanente é o esvaziamento um recipiente qualquer através de um orifício, à medida que a superfície livre vai baixando, pela redução do volume de fluido, a pressão da coluna de fluido diminui, assim como a velocidade do fluido passando pelo orifício.

Um fluxo de fluido pode se comportar quanto à variação na trajetória das partículas como:

  • Escoamento uniforme, no qual todos os pontos da mesma trajetória que seguem as partículas apresentam a mesma velocidade. Trata-se de um caso específico do escoamento permanente, Existe a variação da velocidade entre as trajetórias, mas na mesma trajetória, todos os pontos têm a mesma velocidade. Em outras palavras, entre os pontos de uma mesma trajetória, não há variação da velocidade (seu módulo, direção e sentido permanecem constantes). Neste escoamento, a seção transversal da corrente de fluido é invariável. Um exemplo deste tipo d escoamento é percebido em tubulações longas com diâmetro constante.
  • Escoamento variado, no qual os diversos pontos de uma mesma trajetória não apresentam constância da velocidade num intervalo de tempo considerado. Este escoamento ocorre, por exemplo, nas correntes convergentes, originárias de orifícios (um exemplo seriam esguichos de chuveiro, paralelos, alé laminares mas em aceleração em direção ao solo) e nas correntes de seção (as seções mais externas de um fuxo numa tubulação, a medida que o fluxo total avança, perdem velocidade no tempo).

Um fluxo de fluido pode também se comportar quanto ao seus movimentos de rotação como:

  • Escoamento rotacional, no qual partícula está sujeita a uma velocidade angular, em relação ao seu centro de massa. Um exemplo deste escoamento é característico no fenômeno do equilíbrio relativo em um recipiente cilíndrico aberto, que contenha um líquido e que gira em torno de seu eixo vertical. Em virtude da viscosidade, o escoamento de fluidos reais sempre se comporta como um escoamento rotacional.
  • Escoamento irrotacional, que é uma aproximação na prática, em que se desconsidera o comportamento rotacional dos escoamentos, considerando-se o escoamento em tratamento como irrotacional, através dos princípios clássicos da fluidodinâmica. Num escoamento teoricamente irrotacional, as partículas são consideradas indeformáveis, despreza-se a influência da viscosidade e faz-se uma concepção matemática do escoamento.

Referências

  • Roberto Vieira Pordeus; REGIME DE ESCOAMENTO - Universidade Federal Rural do Semi-árido - www2.ufersa.edu.br