Nome: Fábio Santos Nascimento MECÂNICA DOS FLUIDOS EM TURBINAS A GÁS Mestrado Profissional em Turbinas a gás Exame Final – Escoamento compressível Analise do comportamento das propriedades ao longo do bocal convergente-divergente 1. Introdução

Bocais convergente-divergente são usados com fluidos compressíveis (gases, incluindo vapor) para aumentar sua velocidade. O bocal convergente-divergente (também conhecida como bico DeLaval) é usado em turbinas a vapor, a maioria se não todos os motores de foguetes e todos os túneis de vento supersônicos. Neste artigo será realizada uma discussão do comportamento do fluido através do bocal convergente-divergente, alterando-se a pressão de saída do bocal.

2. Formulação das equações utilizadas no …exibir mais conteúdo…

Figura 1 – Sistema estudado, reservatório e bocal convergente-divergente

A figura acima descreve a distribuição de pressão obtida em um bocal para cinco curvas onde em todos os casos a pressão do reservatório (pr) é constante e o valor da pressão de saída do bocal (ambiente) (pb) varia para cada curva. As curvas demonstram possuir uma variação da pressão entre reservatório e ambiente, com isso, o escoamento possui direção e sentido inverso do gradiente de pressão, portanto o fluido escoa no sentido de sair do reservatório para o ambiente passando pelo bocal convergente-divergente. A discussão que se pode fazer de cada curva é descrito abaixo:
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A curva 1 apresenta uma igualdade de pressão entre o reservatório (pr) e a do

ambiente (pb), ou seja, não há escoamento do fluido (vazão) devida ao gradiente de pressão do sistema ser igual a zero.
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A curva 2 e 3 demonstra possuir uma variação da pressão e com isso uma vazão de

fluido em que o número de Mach na garganta é menor que um (M < 1). Quando o fluido possui velocidade subsônica na garganta o escoamento na seção do bocal convergente tem a sua área de seção transversal reduzida, assim a pressão se reduz e a velocidade aumenta até a garganta. Do ponto da garganta o fluido entra no bocal divergente com uma velocidade subsônica (M < 1), dessa forma tem-se ao escoar pela seção a sua área aumentada e, portanto a sua pressão aumentada até Pb2 e Pb3 e sua velocidade diminuída novamente até a saída do