O que é fluxo externo – definição

Fluxo externo

Na dinâmica de fluidos, o fluxo externo é um fluxo no qual as camadas limite se desenvolvem livremente, sem restrições impostas pelas superfícies adjacentes. Em comparação ao fluxo interno , os fluxos de entrada e os fluxos externos apresentam efeitos altamente viscosos, confinados a “ camadas limite ” em rápido crescimento na região de entrada ou a finas camadas de cisalhamento ao longo da superfície sólida. Assim, sempre haverá uma região do fluxo fora da camada limite . Nesta região, velocidade, temperatura e / ou concentração não mudam e seus gradientes podem ser negligenciados.

Esse efeito faz com que a camada limite se expanda e a espessura da camada limite se relacione com a raiz quadrada da viscosidade cinemática do fluido.

Isso é demonstrado na figura a seguir. Longe do corpo, o fluxo é quase invíscido, pode ser definido como o fluxo de um fluido em torno de um corpo que está completamente submerso nele.

Fluxo de fluido sobre uma placa plana

Em geral, quando um fluido flui sobre uma superfície estacionária , por exemplo, a placa plana, o leito de um rio ou a parede de um tubo, o fluido que toca a superfície é interrompido pela tensão de cisalhamento na parede. A região na qual o fluxo se ajusta da velocidade zero na parede até o máximo na corrente principal do fluxo é denominada camada limite . O conceito de camadas limite é importante em toda a dinâmica de fluidos viscosos e também na teoria da transferência de calor.

As características básicas de todas as camadas limite laminar e turbulenta são mostradas no fluxo em desenvolvimento sobre uma placa plana. Os estágios da formação da camada limite são mostrados na figura abaixo:

As camadas de limite podem ser laminares ou turbulentas, dependendo do valor do número de Reynolds.

Veja também: Camada limite

Tubo em fluxo cruzado

O fluxo cruzado de tubos ou cilindros mostra muitos regimes de fluxo, que dependem do número de Reynolds .

• Re _D <5 . Nos números de Reynolds abaixo de 1, não ocorre separação.
• 5 ≤ Re _D ≤ 45 . Nesta faixa de número de Reynolds, o fluxo se separa da parte traseira do tubo e um par simétrico de vórtices é formado logo após o início .
• 40 ≤ Re _D ≤ 150 . Nesse intervalo de números de Reynolds, a ativação se torna instável e o derramamento de vértex é iniciado.
• 150 <Re _D <300 . Nesta faixa de número de Reynolds, o fluxo é transitório e gradualmente se torna turbulento à medida que o número de Reynolds é aumentado.
• 300 <Re _D <1,5 · 10 ⁵ . Essa região é chamada subcrítica. A camada limite laminar separa-se a cerca de 80 graus a jusante do ponto de estagnação frontal e o derramamento de vórtice é forte e periódico.
• 2 · 10 ⁵ <Re _D <3.5 · 10 ⁶ . Os efeitos tridimensionais interrompem o processo regular de derramamento e o espectro de frequências de derramamento é ampliado. Com um aumento adicional de Re _D , o fluxo entra no regime crítico.
• Re _D > 3,5 · 10 ⁶ . Este regime é chamado de supercrítico. Nesse regime, um derramamento regular de vórtice é restabelecido com uma camada limite turbulenta na superfície do tubo.