Definição de Viscosidade de Redemoinho Calculator

Formula first

Overview

Este conceito modela o efeito das flutuações turbulentas no fluxo médio tratando-as como um estresse viscoso adicional, análogo à viscosidade molecular. É definida como a razão do estresse de cisalhamento turbulento para o gradiente de velocidade médio, agindo efetivamente como uma viscosidade 'aparente' que contabiliza o aumento da mistura em regimes turbulentos. Como depende do estado do fluxo em vez de apenas das propriedades do fluido, não é uma constante física, mas uma variável dependente do fluxo.

Symbols

Variables

${\mu }^{(t)}$ = Eddy Viscosity, |$\bar{\tau }$_{yz}^{$\text{total}$}| = Total Shear Stress Magnitude, $\frac{d{v}_z}{dy}$ = Velocity Gradient, $\mu$ = Molecular Viscosity, \frac{\mathcal{P}_0 - $\mathcal{P}$_1}{L} = Pressure Gradient

Apply it well

When To Use

When to use: Aplique isto ao modelar fluxo turbulento usando a hipótese de Boussinesq para relacionar o estresse de cisalhamento turbulento ao gradiente de velocidade médio.

Why it matters: Permite que os engenheiros simplifiquem cálculos complexos de fluxo turbulento usando equações de fluxo laminar existentes com uma viscosidade efetiva ajustada.

Avoid these traps

Common Mistakes

• Confundir viscosidade de redemoinho com viscosidade molecular (dinâmica).
• Assumir que a viscosidade de redemoinho é constante em todo o campo de fluxo.
• Negligenciar o sinal negativo na definição ao calcular o estresse de cisalhamento turbulento.

One free problem

Practice Problem

Em um fluxo turbulento em tubo, o estresse de cisalhamento total é de 10 Pa, o gradiente de velocidade é de 50 s^-1 e a viscosidade molecular é de 0,001 Pa·s. Calcule a viscosidade de redemoinho.

Hint: Use a forma de magnitude do estresse de cisalhamento mu_t = (tau_total / dv_dy) - mu.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Keep going

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References

Sources

1. White, F. M. (2011). Fluid Mechanics (7th ed.). McGraw-Hill.
2. Pope, S. B. (2000). Turbulent Flows. Cambridge University Press.
3. Wikipedia: Eddy viscosity
4. NIST: CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants
5. White, Frank M. Fluid Mechanics. McGraw-Hill, 2011.
6. Pope, Stephen B. Turbulent Flows. Cambridge University Press, 2000.