Camada limite em superfícies lisas e inclinadas: revisitando o método da similaridade

Autores

  • Marcus Vinícius Ferreira Soares Programa de Mestrado em Meteorologia na UFRJ; Engenheiro Mecânico na Engevale Construtora.
  • Élcio Nogueira UERJ/UniFOA/AEDB
  • Luiz Cláudio Gomes Pimentel UFRJ

DOI:

https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v14.n41.2633

Palavras-chave:

Camada Limite.Superfícies Inclinadas. Método da Similaridade.

Resumo

A análise tem como principal objetivo revisar e discutir os princípios do método da similaridade aplicado para camada limite em superfícies lisas e inclinadas, em regime laminar e regime turbulento. A ênfase se aplica aos aspectos teóricos relacionados com o conceito de similaridade, mas resultados foram obtidos com o objetivo de se comparar com fórmulas empíricas e resultados experimentais. Os aspectos relacionados com regime laminar têm como base o profundo estudo efetuado por Evans (1968), e em regime turbulento o texto de Kays e Crawford (1983). Foram obtidos resultados para perfis de velocidade e temperatura, e grandezas associadas, tais como coeficiente de atrito e número de Stanton, em função do parâmetro de gradiente de pressão e número de Prandtl. Soluções integrais, aproximadas, para camada limite turbulenta foram implementadas através da equação integral da quantidade de movimento, onde todas as propriedades do fluido foram consideradas constantes. Objetivo secundário é apresentar os aspectos principais do problema analisado por Falkner e Skan (1931), com foco no método da similaridade. Aplicamos o método de Runge-Kutta, a partir da expansão em série de potência como primeira aproximação para a solução. Focamos nossa apresentação nos procedimentos associados ao método da similaridade, apesar de apresentarmos resultados, numéricos e gráficos, em número suficiente para enfatizar a consistência dos mesmos quando aplicados para determinação de parâmetros relacionados às camadas limite térmica e hidrodinâmica, em superfícies lisas.

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Biografia do Autor

Marcus Vinícius Ferreira Soares, Programa de Mestrado em Meteorologia na UFRJ; Engenheiro Mecânico na Engevale Construtora.

Possui graduação em Licenciatura em Matemática pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2003) e Engenharia Mecânica pelo UniFOA (2015). Atualmente trabalho como Engenheiro Mecânico na Engevale Construtora. Atuou como professor concursado da Prefeitura Municipal de Volta Redonda, professor de matemática - ensino médio - Colégio Macedo Soares - Rede MV1 e professor de matemática - Secretaria de Estado de Planejamento e Gestão - Rio de Janeiro. Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Educação Matemática. Foi professor na Faculdade de Educação da UFF - Campi Niterói e Angra dos Reis. Possui 5 livros publicados como estagiário/professor multiplicador do Projeto Fundão - IM/UFRJ, além de várias participações em congressos/encontros nacionais e internacionais. Participou de várias pesquisas de iniciação científica nas áreas de educação e geração de energia (biodiesel). 

Referências

Abbasi M. et all. “Analytic Solution of Hydrodynamic and Thermal Boundary Layer Over a Flat Plate in a Uniform Stream of a Fluid With Convective Surface Boundary Condition”. Indian J.Sci.Res.1(2): 241-247, 2014.

Bhattacharyya, K. et all “Exact Solution for Thermal Boundary Layer in Casson Fluid Flow over a Permeable Shrinking Sheet with Variable Wall Temperature and Thermal Radiation”. Alexandria Engineering Journal (2016) 55, 1703-1712.

Blasius, H. “Grenzschichten in Flussigkeitein mit Kleiner Reibung.” Z. Math, und Phys. 56, 1 (1908).

Bognar, G.; Hriczó. “Similarity Solutions a Thermal Boundary Layer Models of a non-Newtonian Fluid with a Convective Surface Boundary Condition”. Acta Polytechnica Hungarica, Vol 8, No. 6, 2011.

Castilho, L. “Similarity Analyses of Turbulent Boundary Layer”. A Dissertation Submitted in a Partial Requirement for the Degree of Doctor of Philosophy, State University of Buffalo, 1997.

Evans, Harry L. “Laminar Boundary-Layer Theory”. ADDISON-WESLEY PUBLISHING COMPANY, 1968.

Falkner, V. M. and S. W. Skan. “Some approximate solutions of the boundary layer equations.” British Aero. Res. Council, Reports and Memoranda. 1314 (1930).

Kays, W. M.; Crawford, M. E. “Convective Heat and Mass Transfer”. Tata McGraw-Hill Publising Co. Ltd, New Delhi, 1983.

Martin, M. J. et all. “Momentum and Heat Transfer in a Laminar Boundary Layer with Slip Flow”. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 20, No. 4, October-December, 2006.

Myers, T. G. “An Approximate Solution Method for Boundary Layer Flow of A Power Law Fluid Over a Flate Plate”. International Journal of Het and Mass Transfer, 53 (2010) 2337-2346.

Nogueira, Élcio; Soares, Marcus Vinicius Ferreira. Camada-limite em placa plana: revisitando o Método da Similaridade. Cadernos UniFOA, Volta Redonda, n. 37, p. 15-31, ago. 2018.

Oderinu, R. A. “Shooting Method via Taylor Series for Solving Two Point Boundary Value Problem on an Infinite Interval”. Gen. Math. Notes, Vol. 24, No. 1, September, pp. 74-83, 2014.

Pires, L. B. Marinho “Estudo da Camada Limite Interna Desenvolvida em Falésias com Aplicação para o Centro de Lançamento de Alcântara”. Tese de Doutorado do Curso de Pós-Graduação em Meteorologia, Inpe, São José dos Campos, 2009.

Rahman, M. M. “Locally Similar Solutions for a Hydromagnetic and Thermal Slip Flow Boundary Layers over a Flate Plate with Variable Fluid Properties and Convective Surface Boundary Condition”. Meccanica (2011) 46:1127-1143. DOI 10.1007/s11012-010-9372-2.

Schultz-Grunow, F.: NA TM-986, Washington, 1941.

Schlichting, H. “McGraw-Hill Book Company, New York, 1968

Shames, I. H. “Mecânica dos Fluidos: Análise de Escoamentos”. Editora Edgard Blucher Ltda, Vol. 2, 1973. Tradução: Mauro O. C. Amorelli

Silva, A. F. G.; Fisch, G. “Avaliação do Modelo WRF para a Previsão do Perfil do Vento no Centro de Lançamento de Alcântara”. Revista Brasileira de Meteorologia, V. 29, n.2, 259-270, 2014.

Spalding, D. B.; Pun, W. M. “A Review of Methods for Predicting Heat-Transfer Coefficients for Laminar Uniform-Property Boundary Layers Flows”. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 5, pp. 239-249, Pergamon Press 1962.

Stemmer, C. “Boundary Layer Theory: Falkner-Scan Solution (Flat-Plate Boundary Layer with Pressure Gradients)”. Lehrstuhf für Aerodynamik, Tecnische Universität Münchem, Boundary Layer Theory, GIST 2010.

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Publicado

03-12-2019

Como Citar

FERREIRA SOARES, Marcus Vinícius; NOGUEIRA, Élcio; GOMES PIMENTEL, Luiz Cláudio. Camada limite em superfícies lisas e inclinadas: revisitando o método da similaridade. Cadernos UniFOA, Volta Redonda, v. 14, n. 41, p. 17–36, 2019. DOI: 10.47385/cadunifoa.v14.n41.2633. Disponível em: https://unifoa.emnuvens.com.br/cadernos/article/view/2633. Acesso em: 12 nov. 2024.

Edição

Seção

Tecnologia e Engenharias

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