Teste 2 - 19 de Dezembro de 2013

Engenharia do Ambiente
2º Teste de Mecânica dos Fluidos (1º semestre, 3º ano)
(19 de Dezembro de 2013)
Duração 1h30. Justifique todas as respostas.
Problema I
y
x
A Figura representa uma distribuição de concentração de uma descarga pontual
atmosférica sujeita a transporte advectivo e difusivo (turbulento). Admita que se trata
de um poluente conservativo (sem fontes nem poços).
a) O transporte pela velocidade (advectivo) faz-se ao longo do eixo xx e o
transporte difusivo ao longo do eixo yy. Qual destes fluxos é o mais
importante? Poderia a partir da figura estimar a importância relativa dos dois
fluxos? (2.0 val)
b) Qual a relação entre a divergência dos fluxos advectivo e difusivo? (2.0 val)
c) Se a velocidade do ar baixasse, o que aconteceria à largura da mancha laranja?
(2.0 val)
Problema II
Um carro a deslocar-se à velocidade de 100 km/h precisa de uma potência de 10 kw
para vencer a força de resistência aerodinâmica. De que potência necessitará para
vencer a mesma força de resistência quando se se deslocar a 200 km/h? Que hipótese
teve de fazer para resolver o problema? (3 val)
Problema III
A Figura ao lado representa dois perfis de
velocidade numa camada limite.
a) Para cada um dos perfis desenhe
os perfis de tensão de corte e a
divergência do Fluxo difusivo
(termo difusivo) (2 valores)
b) Num dos casos o gradiente de
pressão é adverso. Diga em qual.
(2 val)
c) O perfil superior corresponde a
um escoamento laminar. Esboce a
forma que teria se o escoamento
fosse turbulento. Poderia dizer
que a tensão de corte na parede
era superior? (2 val)
Problema IV
A Figura representa um sifão que despeja um
reservatório. Assuma que H = 5 metros e que o
comprimento total do tubo são 15 metros, que a
rugosidade do tubo é 0.3 mm e que o diâmetro são 3 cm.
a) Calcule o caudal escoado se não existisse
dissipação de energia. (1 val)
b) Calcule o caudal escoado se o escoamento fosse
completamente rugoso (2 val)
c) Será o escoamento completamente rugoso? (2
val)