14.12 : Fluxo Constante de uma Corrente Fluida

Considere um volume de controle, como um tubo com limites sólidos, através do qual o fluido flui e muda de direção devido ao impulso exercido pela força resultante das paredes do tubo. No escoamento estacionário, a massa de fluido que entra no volume de controle em um determinado instante, t, com velocidade v_1, é igual à massa que sai após um tempo infinitesimal dt, com velocidade v_2.

Durante este processo, o momento do fluido dentro do volume de controle permanece constante durante o intervalo de tempo dt. Aplicando os princípios do impulso e momento linear e angular e dividindo as equações resultantes por dt, derivamos expressões para a força externa e o momento resultantes em torno de um ponto de origem arbitrário O, respectivamente.

A taxa de variação da massa ao longo do tempo representa o fluxo de massa, indicando uma entrada e saída constante de fluido por unidade de tempo. O fluxo de massa é normalmente expresso como o produto da densidade do fluido incompressível e seu fluxo de descarga. O fluxo de descarga, também conhecido como fluxo volumétrico, quantifica o volume de fluido que passa pelo tubo por unidade de tempo.

Compreender estes princípios é crucial na dinâmica de fluidos, ajudando a analisar e prever o comportamento do fluido dentro de um sistema. As equações de impulso linear e angular e momento fornecem uma estrutura abrangente para estudar a dinâmica do fluxo de fluidos dentro de um volume de controle.