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Mecânica dos Fluidos

1750
  • Archimedes
  • Daniel Bernoulli
  • Leonhard Euler
  • Claude-Louis Navier
  • George Gabriel Stokes
Experimento de laboratório de mecânica de fluidos que demonstra os princípios de flutuabilidade e dinâmica de fluidos.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Fluid mecânica é o ramo da mecânica aplicada que se ocupa da estática (fluidos em repouso) e da dinâmica (fluidos em movimento) de líquidos e gases. Aplica princípios fundamentais de massa, momento e conservação de energia Para analisar e prever o comportamento de fluidos. Suas aplicações são vastas, abrangendo desde aerodinâmica e hidráulica até meteorologia e oceanografia.

The governing equations of motion for a viscous fluid are the Navier-Stokes equations. These are a set of nonlinear partial differential equations that arise from applying Newton’s second law to fluid motion, combined with the assumption that fluid stress is the sum of a diffusing viscous term and a pressure term. For a compressible Newtonian fluid, the vector equation is: [latex]\rho(\frac{\partial \mathbf{v}}{\partial t} + \mathbf{v} \cdot \nabla \mathbf{v}) = -\nabla p + \nabla \cdot \mathbf{T} + \mathbf{f}[/latex], where [latex]\rho[/latex] is density, [latex]\mathbf{v}[/latex] is velocity, [latex]p[/latex] is pressure, [latex]\mathbf{T}[/latex] is the stress tensor, and [latex]\mathbf{f}[/latex] represents body forces. Solving these equations is a central challenge in the field.

O comportamento dos fluidos é frequentemente caracterizado por números adimensionais. O mais famoso é o Número de Reynolds (Re), que descreve a razão entre as forças inerciais e as forças viscosas e é usado para prever a transição de um fluxo laminar suave e ordenado para um fluxo turbulento caótico. Outros números importantes incluem o Número de Mach para fluxos compressíveis e o número de Froude para fluxos com superfície livre. Devido à complexidade das equações governantes, especialmente para fluxos turbulentos, a dinâmica dos fluidos computacional (CFD) tornou-se uma ferramenta essencial, utilizando métodos numéricos para resolver e analisar problemas envolvendo fluxos de fluidos.

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Suposição da mecânica contínua
  • Leis do movimento de Newton
  • Princípios da termodinâmica
  • Desenvolvimento do cálculo
  • Princípio de Arquimedes sobre a flutuabilidade

Aplicações

  • aerodinâmica (projeto de asas de aeronaves, carros e turbinas eólicas)
  • hidráulica (projeto de barragens, tubulações e bombas)
  • meteorologia (previsão do tempo e modelagem climática)
  • Engenharia biomédica (análise do fluxo sanguíneo nas artérias)
  • Engenharia ambiental (modelagem da dispersão de poluentes no ar e na água)

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • microfluidic ‘lab-on-a-chip’ devices for rapid medical diagnostics
  • atmospheric moisture harvesting systems based on optimized condensation physics
  • silent drone propellers with designs bio-inspired by owl wings to reduce turbulence
  • plasma-based actuators for controlling airflow over aircraft wings without moving parts
  • efficient vertical-axis wind turbines for urban environments
  • advanced fire suppression systems that use mist with optimized droplet sizes
  • hydrodynamic coatings for ships that mimic shark skin to reduce drag
  • circuito fechado irrigation systems that model water flow in soil to minimize waste
Relacionado a: mecânica dos fluidos, dinâmica dos fluidos, equações de Navier-Stokes. viscosidadeFluxo turbulento, fluxo laminar, aerodinâmica, CFD.

Contexto histórico

Mecânica dos Fluidos

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1757
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1800
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1750
1785
1788
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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