Mecânica de Fluidos

Conhecimentos sólidos de Física e Matemática.

Aulas teóricas de exposição dos conteúdos recorrendo sempre que possível à apresentação de exemplos num contexto das várias vertentes da Bioengenharia e aulas teórico-práticas onde são resolvidos problemas de aplicação. Nas aulas teórico-práticas, após uma discussão genérica sobre os problemas, os alunos são incentivados a prosseguir com as suas resoluções, sendo no final feita uma discussão dos resultados obtidos. Antecipadamente são disponibilizadas as folhas com os problemas propostos a resolver nas aulas teórico-práticas.

Pretende-se dotar os alunos com os conhecimentos fundamentais da mecânica dos fluidos e aplicá-los a sistemas biológicos naturais ou manipulados. Os objetivos a atingir pelos alunos que frequentam esta unidade curricular passam pela: i) compreensão dos princípios básicos fundamentais da Mecânica dos Fluidos, tais como, viscosidade, pressão, princípio da conservação de massa, princípio da conservação de energia, dissipação viscosa e camada limite; ii) aplicação dos princípios básicos para derivar equações que governam o comportamento dos fluidos em movimento, nomeadamente a equação de Bernoulli; iii) compreensão do escoamento de fluidos através de tubagens e distinção entre os regimes laminar e turbulento; iv) cálculo de perdas de carga numa tubagem e acidentes associados, para fluidos incompressíveis e v) seleção de bombas.

1. Introdução à mecânica dos fluidos
O que é um fluido? A viscosidade. Fluidos não-Newtonianos.
2. Estática dos fluidos
Variação da pressão no seio de um fluido. Medição da pressão: tubo piezométrico, manómetro de tubo em U e de tubo inclinado. O barómetro. A impulsão.
3. Princípios básicos do movimento dos fluidos
Variação dos parâmetros do escoamento no tempo e no espaço. Descrição do padrão de escoamento. Equação da “continuidade”. Dedução da equação de Bernoulli. Aplicações simples da equação de Bernoulli.
4. Escoamento em tubos
Escoamento laminar e turbulento. A região de entrada. Escoamento laminar em tubos.
Escoamento turbulento em tubos. Cálculo de quedas de pressão em tubos e acessórios. O diagrama de Moody. Sistemas de tubagens com bombas e turbinas.
5. Turbomáquinas
Bombas e turbinas. Desempenho de uma bomba. Tipos de bombas. Cavitação. Associação de bombas em série e em paralelo.

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NAO

   Yunus A. Çengel e John M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, McGraw-Hill Companies, Inc., 3ª edição, 2014. (existe tradução em brasileiro na biblioteca da 1ª edição, 2006).

   Donald F. Elger, Clayton T. Crowe, John A. Roberson e Barbara C. Williams, Engineering Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, 10ª edição, 2013.

   B. S. Massey, Mecânica dos Fluidos, Fundação Calouste Gulbenkian, 2002 (tradução de J. R. Guedes de Carvalho do original inglês intitulado Mechanics of Fluids, 6ª edição).

   Rubenstein, D., Yin, W., Frame, M.D., Biofluid Mechanics: An Introduction to Fluid Mechanics, Macrocirculation, and Microcirculation, Academic Press, 2ª edição, 2015.

   Bruce R. Munson, Alric P. Rothmayer, Theodore H. Okiishi e Wade W. Huebsch, Fundamentals of Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, 7ª edição, 2013.