Mecânica dos fluidos/Outros fenômenos importantes

Outros fenômenos importantes

Cavitação

A cavitação é um fenômeno que ocorre em um líquido quando a velocidade de escoamento é tão elevada que a pressão cai abaixo da pressão de vapor, o que provoca vaporização e o consequente aparecimento de bolhas no interior do fluxo. Essas bolhas implodem assim que a velocidade do escoamento cai e a pressão aumenta, o que faz com que o líquido circundante seja violentamente agitado, gerando-se ondas de choque que podem provocar danos microscópicos em objetos próximos. Esses danos, ao longo do tempo, podem atingir dimensões consideráveis, por isso a cavitação é, em geral, uma ocorrência indesejável.

Além dos danos físicos, a cavitação provoca outros efeitos indesejáveis, como ruído e vibração na tubulação.

Dano causado por cavitação na face externa de um propulsor de barco, ponto onde a velocidade é mais alta.

Separação do fluxo

Fluxo de ar separando-se na região traseira de uma asa de avião. O ponto de separação está muito próximo da frente da asa, devido ao ângulo de ataque elevado em relação ao escoamento.

As depressões em uma bola de golfe destinam-se a retardar a separação do fluxo.

Os fluidos em geral sempre escoam em contato com superfícies sólidas. Em diversas situações, contudo, esse contato pode se perder. Nesses casos, diz-se que houve separação do fluxo.

Por exemplo, no escoamento de ar em torno de um objeto, a velocidade das partículas de fluido que estão em contato com a superfície desse objeto vai decrescendo, devido ao aumento da pressão, até atingir um valor nulo; nesse ponto, chamado ponto de separação, as partículas não conseguem mais manter contato com a superfície. O fluxo após o ponto de separação tem a forma de vórtices, uma vez que a velocidade média é zero. A diferença de pressão entre as partes anterior e posterior do objeto atua no sentido contrário ao escoamento e é tanto maior quanto mais cedo ocorre a separação do fluxo, por isso o projeto aerodinâmico procura fazer com que o ponto de separação esteja o mais distante possível.

O ponto de separação fica mais distante no caso de escoamento turbulento do que no caso de escoamento laminar. É por isso que são introduzidos alguns artefatos para turbilhonar o ar em torno de objetos que se deseja tornar mais aerodinâmicos, como asas de avião e bolas de golfe.

Vena contracta

Vena contracta após a passagem por um orifício.

A vena contracta é um estreitamento das linhas de corrente de um fluido após uma redução súbita da largura do canal de escoamento. Ele foi descrito primeiramente por Torricelli em 1643, e acontece porque o fluxo não pode mudar de direção tão rapidamente a ponto de preencher todo o espaço disponível, o que resulta em separação interna de fluxo no local.

O coeficiente de contração é definido como a razão entre a área do fluxo não contraído e a área do fluxo no ponto de maior estreitamento. Seu valor está entre 1 e 0.5. O valor é tanto menor (isto é, correspondente a maior contração) quanto mais côncavo for o orifício.