camada limite fluidodinâmica

CAMADA LIMITE FLUIDODINÂMICA

1 INTRODUÇÃO
Ao final do século XIX, a mecânica dos fluidos começou a desenvolver-se em duas vias que, praticamente, não possuíam nenhum ponto em comum: de um lado a via teórica, representada pela hidrodinâmica para fluidos invíscidos, e do outro a via experimental, representada pela hidráulica, resultante do rápido desenvolvimento tecnológico, que exigia soluções rápidas para os problemas práticos de perda de carga em tubos e dutos ou de força de arrasto sobre corpos em movimento em um meio fluido. O conceito de cada limite foi introduzido por Ludwig Prandtl em 1904.
A divergência entre aqueles dois ramos da ciência levou Prandtl a analisar o escoamento sobre um corpo sólido, dividindo-o em duas regiões: uma região muito fina, na vizinhança do corpo – camada limite – onde os efeitos viscosos são importantes, e a região distante ou fora da camada limite, denominada região de escoamento potencial, onde os efeitos viscosos podem ser desprezados.
Para um escoamento sobre placa, quando as partículas do fluido entram em contato com a superfície, elas têm velocidade nula. Essas partículas atuam no retardamento do movimento das partículas da camada de fluido adjacente, que por sua vez atuam na seguinte e assim até uma distância da superfície , onde o efeito do retardamento é desprezível.
Este retardamento do movimento está associado às tensões de cisalhamento que atuam em planos paralelos à velocidade do fluido. Com o aumento da distância da superfície, a componente da velocidade do fluido na direção deve aumentar até atingir o valor na corrente livre, . Com o aumento da distância da borda de ataque, os efeitos de viscosidade penetram cada vez mais na corrente livre e a camada limite cresce, ou seja, aumenta com .
Mesmo ocorrendo um aumento da espessura da camada limite, a diferença de velocidades do fluido junto à superfície, , e no final da camada limite, , permanece constante. Portanto , gradiente de velocidade na camada