Escoamentos Laminares e Turbulentos com Superfície Livre
O estudo da turbulência num escoamento com superfície livre oferece um campo de actuação bastante lato não só sob o aspecto teórico como no experimental. Os propósitos de estudo e entendimento dos fenómenos turbulentos num escoamento em canal em superfície livre estão relacionados com a necessidade de conhecer a problemática de tais escoamentos.
Isto principalmente no que se refere a problemas de perdas de energia, difusão no interior de uma massa liquida, características dos escoamentos nas proximidades de estruturas hidráulicas e outros.
A maioria dos escoamentos que ocorrem no âmbito da engenharia, pode afirmar—se, são escoamentos turbulentos. Os escoamentos em rios, em tubos, em canais, para só falar em escoamentos dentro do âmbito da engenharia civil hidráulica são sempre, salvo raríssimas excepções só possíveis normalmente em laboratório, escoamentos turbulentos.
Mas, o que são escoamentos turbulentos? É difícil defini-lo, mas analise-se através de um exemplo prático o o que é um escoamento laminar e um escoamento turbulento.
Foi Reynolds que com o sua célebre experiência realizada pela primeira vez em 1833, sistematizou a caracterização dos escoamentos sob este aspecto, embora tal fenómeno já anteriormente tenha sido focado.
Nela, se via a influência que tinha a velocidade na caracterização destes dois tipos de escoamento. Primeiro, quando da ocorrência do movimento laminar, o escoamento é de carácter estável e regular e ocorre para valores muito baixos de velocidades, fazendo-se sentir uma forte influência de tensões tangenciais devidas à viscosidade do fluido. Depois, para valores de velocidades muito maiores, verificase a tal irregularidade de movimentos atrás referida caracterizada pela mistura das diferentes camadas do domínio fluido e pela ocorrência de rápidas variações, não só da velocidade mas também da pressão, embora a variação desta última variável seja, em grande parte, uma consequência da não constância da velocidade. Mais concluiu Reynolds que embora a velocidade fosse a grandeza variável ela não é suficiente para dizer se um fenómeno é laminar ou turbulento, isto é, para o mesmo vaiar de velocidade pode acontecer, consoante certas condições do fluído e condições fronteiras do escoamento, tipos de movimento de características diferentes.
É compreensível que só há alguns anos atrás, com o desenvolvimento de técnicas experimentais de medida mais adequadas às características do escoamento, é que se começa a notar o aparecimento de uma série de estudos relacionados com este tema.
É principalmente com o aparecimento e desenvolvimento da Anemometria de Filme Quente, primeiro, e do Anemómetro Laser-Doppler, depois, que o estudo da turbulência em líquidos começa a desenvolver-se, tornando-se possível obter toda uma série de ensaios experimentais que até aí não eram possíveis realizar. Estes, se por um lado permitiram a constatação de factos obtidos por via teórica, por outro abriram caminho a novas ideias e a outro tipo de problemas.
O incremento que se tem vindo a notar na utilização do Anemómetro Laser-Doppler permite conhecer com maior exactidão certos aspectos que as características de um filme quente não permite. Na realidade, a Anemometria Laser, possui características que o filme aquecido não tem, não só sob o aspecto de adaptabilidade de trabalho mas também no que se refere às características das medidas experimentais realizadas.
Autor: José C.Tentúgal Valente
Referências Bibliogrficas:
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