Engenharia Mecânica

Fonte: Alexander S Rattner e Sanjay Adhikari; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA Objetos, veículos e organismos imersos em meios fluidos experimentam forças do fluido circundante na forma de flutuação- uma força vertical para cima devido ao peso fluido, arrastam- uma força resistiva oposta à direção do movimento, e levantam- uma força perpendicular à direção do movimento. A previsão e caracterização dessas forças é...

Fonte: Alexander S Rattner e Kevin Rao Li Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park, PA O objetivo deste experimento é demonstrar o fenômeno da estabilidade dos vasos flutuantes - a capacidade de auto-direita quando rolado para o lado por alguma força externa. O design cuidadoso das formas do casco e da distribuição interna de massa permite que os navios marítimos sejam estáveis com rascunhos baixos (profundidade submersa do casco),...

Fonte: Alexander S Rattner; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA Aeronaves, foguetes e navios produzem propulsão acelerando produtos de combustão de fluidos ou de alta temperatura para alta velocidade. Devido ao princípio da conservação do momento, o aumento da velocidade do fluido resulta em uma força de impulso eficaz no veículo. As capacidades de impulso dos sistemas de propulsão são frequentemente medidas com testes de...

Fonte: Alexander S Rattner, Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park, PA Este experimento introduz a medição e modelagem de perdas de pressão em redes de tubulação e sistemas de fluxo interno. Nesses sistemas, a resistência ao fluxo de atrito das paredes do canal, conexões e obstruções faz com que a energia mecânica na forma de pressão de fluido seja convertida em calor. Análises de engenharia são necessárias para dimensionar o...

Fonte: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari e Mahdi Nabil; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA O aquecimento controlado seguido de resfriamento rápido é um elemento importante de muitas aplicações de processamento de materiais. Este procedimento de tratamento térmico pode aumentar a dureza do material, que é importante para cortar ferramentas ou superfícies em ambientes de alto desgaste. O estágio de resfriamento rápido é...

Fonte: Alexander S Rattner e Mahdi Nabil; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA Quando o líquido flui ao longo de um canal aberto em alta velocidade, o fluxo pode se tornar instável, e pequenas perturbações podem fazer com que a superfície superior líquida transite abruptamente para um nível mais alto (Fig. 1a). Este aumento acentuado no nível líquido é chamado de salto hidráulico. O aumento do nível líquido provoca uma...

Fonte: Alexander S Rattner e Christopher J Greer; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA Os trocadores de calor transferem energia térmica entre dois fluxos de fluidos, e são onipresentes em sistemas de energia. As aplicações comuns incluem radiadores de carro (transferência de calor do refrigerante do motor quente para o ar circundante), evaporadores de geladeira (ar dentro do compartimento da geladeira para refrigerante...

Fonte: Alexander S Rattner e Christopher J Greer; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA Este experimento demonstra os princípios da refrigeração de compressão de vapor. O ciclo de compressão de vapor é a tecnologia dominante de refrigeração, encontrada na maioria dos refrigeradores, freezers, sistemas de ar condicionado e bombas de calor. Neste ciclo, o resfriamento (aquisição de calor) é alcançado com evaporação de baixa...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI Anemômetros de fios quentes têm uma resposta de tempo muito curta, o que os torna ideais para medir fenômenos rapidamente flutuantes, como fluxos turbulentos. O objetivo deste experimento é demonstrar o uso de anemometria de fios quentes.

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI Fluxos turbulentos apresentam flutuações de frequência muito altas que requerem instrumentos com alta resolução de tempo para sua caracterização apropriada. Os anemômetros de fio quente têm uma resposta de tempo curta o suficiente para cumprir esse requisito. O objetivo deste experimento é demonstrar o uso de anemometria de fios quentes para caracterizar um jato...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar e Mahmoud N. Abdullatif, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI Devido à natureza não linear de suas leis de governo, o movimento fluido induz padrões de fluxo complicados. Entender a natureza desses padrões tem sido objeto de intenso escrutínio há séculos. Embora computadores pessoais e supercomputadores sejam amplamente usados para deduzir padrões de fluxo de fluidos, suas capacidades ainda são...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI O objetivo deste experimento é demonstrar como um fluxo fluido exerce forças sobre as estruturas por conversão de pressão dinâmica em pressão estática. Para isso, faremos um jato de avião em uma placa plana e mediremos a distribuição de pressão resultante ao longo da placa. A força resultante será estimada pela integração do produto entre a distribuição de...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI O objetivo deste experimento é demonstrar a aplicação da equação de conservação de energia para determinar o desempenho de um sistema de fluxo. Para este fim, a equação de energia para fluxo constante e incompressível é aplicada a um tubo curto com uma válvula de portão. A válvula do portão é então gradualmente fechada e sua influência nas condições de fluxo é...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI O objetivo deste experimento é demonstrar a calibração de uma passagem de fluxo como um medidor de fluxo usando uma formulação de volume de controle (CV) [1, 2]. A análise cv se concentra no efeito macroscópico do fluxo nos sistemas de engenharia, em vez da descrição detalhada que poderia ser alcançada com uma análise diferencial detalhada. Essas duas técnicas...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Departamento de Engenharia Mecânica, Michigan State University, East Lansing, MI O objetivo deste experimento é demonstrar forças nos corpos como resultado de mudanças no impulso linear do fluxo ao seu redor usando uma formulação de volume de controle [1, 2]. A análise do volume de controle se concentra no efeito macroscópico do fluxo nos sistemas de engenharia, em vez da descrição detalhada que poderia ser alcançada com uma análise...