Desenvolvimento da Superfície Livre em Escoamentos Aerados: Analogia com Leis Básicas de Transferência

A interface em escoamentos bifásicos turbulentos pode ser de difícil definição, eventualmente gerando dificuldades de quantificação das propriedades relevantes. No caso de escoamentos de ar e água, a grande diferença de densidades faz com que, em muitas aplicações práticas, o sistema esteja estratificado, com maior porcentagem de água na região inferior e maior porcentagem de ar na região superior. Adicionalmente, para dimensões naturais, a atmosfera pode ser considerada isenta de água e os escoamentos profundos podem ser considerados isentos de ar. Nessas condições, pode-se estudar mais objetivamente a posição das interfaces superior e inferior da mistura ar-água, sendo que o presente estudo fixa-se na posição da interface superior, isto é, no seu contato com a atmosfera. O uso das leis físicas de conservação sempre conduz a equacionamentos úteis, mas, não raro, implicam em numerosos ajustes para levar em conta os detalhes simplificados. Neste estudo fornece-se uma formulação considerando a observação do fenômeno e suas variáveis interferentes imediatas, procedimento comum na área de Fenômenos de Transporte, produzindo conclusões fisicamente coerentes. A formulação é aplicada no cálculo do comprimento entre zona não aerada e zona completamente aerada em canais retangulares escalonados.