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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