Disciplina

Área

Área Científica de Ambiente e Energia > Ciências e Tecnologias do Ambiente

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Nível

Há um exame final (E) e um trabalho computacional (TC) que faz parte da componente de avaliação contínua. A nota final (NF) será dada pela média NF=0.50*E+0.50*TC, existindo uma nota mínima de 9.5 valores para cada uma das componentes de avaliação.

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

2.0 h/semana

1.5 h/semana

119.0 h/semestre

Objectivos

Pretende-se que o aluno conheça os principais conceitos da Mecânica dos Fluidos bem como os rudimentos do método das diferenças finitas aplicado à resolução de uma equação diferencial.

Programa

Propriedades dos fluidos e do campo de velocidades. Linhas de corrente e trajectórias. Aceleração local e convectiva. Formulação Euleriana e Lagrangeana. Viscosidade e tensão de corte. Fluidos Newtonianos e não-Newtonianos. Tensão superficial e capilaridade. Pressão hidrostática e não-hidrostática. Balanços integrais num volume de controlo: massa, quantidade de movimento e energia. Equação de Bernoulli. Relações diferenciais: equação da continuidade e equações de Navier-Stokes. Casos particulares com solução analítica: escoamento laminar num plano inclinado; escoamento de Couette; escoamento de Poiseuille; escoamento laminar de fluidos imiscíveis. Análise dimensional e Semelhança. Escoamento viscoso em condutas. Escoamentos do tipo camada limite.

Metodologia de avaliação

Há um exame final (E) e um trabalho computacional (TC) que faz parte da componente de avaliação contínua. A nota final (NF) será dada pela média NF=0.50*E+0.50*TC, existindo uma nota mínima de 9.5 valores para cada uma das componentes de avaliação.

Pré-requisitos

Ter frequentado anteriormente uma cadeira de Física e de Matemática onde o aluno se familiarizou com conceitos básicos, tais como: leis de Newton; momento linear e angular; momento de uma força; operadores gradiente, rotacional e divergência; produto interno e externo de dois vectores; resolução de equações diferenciais simples.

Componente Laboratorial

Não existe componente laboratorial. As aulas dividem-se em teóricas e teórico-prácticas, sendo estas últimas focadas essencialmente na resolução de problemas.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Componente de Programação e Computação

Esta componente corresponde a 1.5 ECTS. O problema proposto consiste no esvaziamento de um reservatório rígido, inicialmente cheio de ar, com um caudal volúmico de esvaziamento constante. Pretende-se obter a evolução temporal da pressão no interior do reservatório. Este problema resolve-se com um balanço integral de massa e a equação diferencial obtida tem solução analítica. Os alunos devem comparar a solução exacta com uma solução numérica usando o método das diferenças finitas e uma discretização temporal explícita e implícita. As análises de estabilidade e de consistência também serão explicadas, bem como a sua relação com o passo temporal, no estudo da convergência para a solução exacta. Tendo em conta o trabalho proposto, as principais competências desenvolvidas são: Abstracção (nomeadamente abstracção procedimental), Automação (nomeadamente a definição de função), Depuração (nomeadamente o uso de debuggers) e Raciocínio Algorítmico (nomeadamente o uso de processos iterativos).

Componente de Competências Transversais

Tendo em conta que a componente computacional é um trabalham de grupo, as principais competências transversais desenvolvidas são: interpessoais (trabalho em equipa), intrapessoais (entusiasmo e perseverança) e cidadania global (tolerância). As competências transversais correspondem a 50% das componentes de avaliação.

Bibliografia

Principal

Fluid Mechanics,3rd Ed.

White, F.M.

0

McGraw-Hill


Secundária

Notas do Prof. Aires dos Santos sobre Análise Dimensional, Turbulência e Camada Limite

Prof. Aires dos Santos

2019/2020