O conteúdo do livro é fruto dos últimos 12 anos em que o módulo de mecânica dos fluidos foi lecionado no Brasil, na Colômbia, nos Estados Unidos e no Reino Unido.
Ao longo dessa jornada cada vez mais observou-se que a literatura disponível era extremamente longa e que ora focava em conceitos puramente matemáticos e em outras oportunidades era superficial e, até certo ponto, demasiadamente pragmática. Restava então ao leitor dispor de longas horas de estudo para cumprir cada módulo normalmente apresentado nos cursos de mecânica dos fluidos. No entanto, nos diversos cursos de graduação e pós-graduação, o aluno raramente cursa apenas o módulo de mecânica dos fluidos, e dessa maneira observou-se a dificuldade do discente em complementar o assunto abordado em sala de aula.
Esta obra pretende preencher essa lacuna, trazendo ao leitor todo o rigor matemático com interpretações físicas das situações analisadas.
Nesse curso introdutório, o leitor deve estar familiarizado apenas com cálculo diferencial e integral.
SUMÁRIO1 Introdução
1.1 Dimensões e Unidades
1.2 Conceito de Fluido
1.3 Hipótese do Continuum
1.4 Lei de Newton da Viscosidade
1.5 Propriedades dos Fluidos
1.6 Enfoque de Fenômenos de Transporte
1.7 Referências
2 Álgebra tensorial
2.1 Introdução
2.2 Escalares e vetores
2.3 Tensor de segunda ordem
2.4 Delta de Kronecker
2.5 Operador ∇: Gradiente, divergente e rotacional
2.6 Teorema da divergência de Gauss
2.7 Exercícios
3 Estática dos fluidos
3.1 Introdução
3.2 Modelagem matemática
3.3 Pressão
3.4 Exercícios
4 Escoamento de Fluidos
4.1 Introdução
4.2 Enfoques no estudo de escoamento
4.3 Aceleração de uma partícula em um campo de velocidade
4.4 Descrição do Escoamento
4.5 Tipos de escoamentos
4.6 Taxa de deformação
4.7 Vorticidade e Circulação
4.8 Tensor do gradiente de velocidade
4.9 Exercícios
5 Lei da conservação
5.1 Introdução
5.2 Conservação da Massa e a Equação da Continuidade
5.3 Conservação da Quantidade de Movimento
5.4 Equações Constitutivas
5.5 A Equação de Navier-Stokes
5.6 Equação da Quantidade de Movimento – Fórmula Integral
5.7 A Forma Integral da Equação da Energia
5.8 Equação da Energia para Fluidos Reais
5.9 Bombas – Uma breve abordagem
5.10 Exercícios
6 Análise Dimensional e Similaridade
6.1 Introdução
6.2 Teorema Π de Buckingham
6.3 Similaridade
6.4 Números Adimensionais
6.5 Volume inflamável em plantas químicas
6.6 Exercícios
7 Camada limite e escoamento externo
7.1 Introdução
7.2 A aproximação da camada limite
7.3 Diferentes medidas da espessura da camada limite
7.4 Solução de Blasius para Camada Limite Laminar
7.5 Camada Limite Turbulenta
7.6 Integral de momento para camada limite
7.7 Efeito do gradiente de pressão
7.8 Separação
7.9 Lei de parede – Parte I
7.10 Exercícios
8 Noções em turbulência
8.1 Introdução
8.2 Aspectos da turbulência
8.3 Conceitos Elementares
8.4 Modelo de mistura de Prandtl
8.5 Modelo K-𝜖
8.6 Lei de parede – Parte II
8.7 Modelagem numérica do escoamento turbulento
8.8 Exercícios
9 Equação de Boltzmann
9.1 Introdução
9.2 Equação de transporte de Boltzmann
9.3 Momentos da equação de Boltzmann
9.4 Comentários finais
9.5 Exercícios
Apêndice A Enfoque do fenômeno de transporte
A.1 Introdução
A.2 Conceitos preliminares
A.3 Teoria molecular dos coeficientes de transporte
A.4 Comentários Finais
Apêndice B Operadores matemáticos, teoremas e propriedades
Apêndice C Jacobiano – Mudança de variável
C.1 Introdução
C.2 Mudança de variável
C.3 Mudança do elemento de área e de volume
C.4 Comentários finais
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