Tipos de Escoamentos

Tipos de Escoamento:
Variável
O movimento do fluido é dito variável quando os elementos que o definem
(velocidade, força, pressão, e etc.) são função do ponto (posição) e do tempo. Considere,
por exemplo, na figura 3.1, um reservatório sendo esvaziado rapidamente. Num
determinado instante (t) os valores das velocidades de escoamento em tubos
extravasores acoplados à parede do reservatório nas posições (1) e (2) são diferentes.
Com o passar do tempo as velocidades numa mesma posição (1) ou (2) assumem
também valores diferentes.

Permanente
O movimento do fluido é dito permanente quando os elementos que o definem
(velocidade, força, pressão, e etc.) são função exclusiva do ponto (posição), e não variam
com do tempo. Considere, por exemplo, na figura 3.2, um reservatório de grandes
dimensões com um pequeno orifício, tal que no decorrer de um determinado período de
tempo o nível da água mantém-se constante.


Escoamentos laminar e turbulento [Experiência de Osborne Reynolds (1883)]
Para caracterizar os regimes de escoamento, levando em consideração o efeito
viscoso do fluido em movimento, Reynolds no ano de 1883 realizou a experiência que
ficou denominada de Experiência de Reynolds, descrita a seguir e ilustrada pela figura
3.3.
Em uma das paredes de um reservatório, contendo água de massa especifica (ρa),
foi acoplada uma das extremidades de um tubo de vidro transparente de diâmetro (D).
Próxima da outra extremidade a velocidade média do fluído era controlada através de
uma válvula de controle (VC). No centro do tubo transparente era injetado um líquido
corante de massa específica (ρc) igual à massa específica da água. Inicialmente mantida
a velocidade de escoamento com um valor muito baixo, tal que o valor do número de
Reynolds, calculado com a equação adimensional (3.1) resultasse inferior a 2000, foi
verificado que o filete de corante movimentava em linha reta, numa demonstração que
forças turbulentas normais ao escoamento eram totalmente anuladas. Uma vez que a
velocidade máxima ocorre no centro do tubo e diminui até zero junto á parede do tubo, em
qualquer outra posição de sua seção transversal comportamento semelhante é
observado. Assim, a perda de energia, (perda de carga Δh), deve-se ao atrito entre
lâminas concêntricas de fluidos de velocidades diferentes. Devido a esta característica o
escoamento é denominado laminar.
Aumentando a velocidade média tal que resulte valores do número de Reynolds
entre o intervalo 2000 a 4000, forças normas ao escoamento passam a intensificar-se, de
modo que o filete de corante começa a sofrer oscilações. Para este intervalo o
escoamento é dito de transição ou crítico.
Para valores do número de Reynolds superior a 4000 o filete desintegra-se, as
partículas fluidas movimentam-se de modo desordenado chocando-se uma contra as
outras, e o escoamento é denominado de turbulento. Nesta situação a perda de carga
deve-se em parte ao choque entre as partículas.