Vibração induzida por vórtices com 2 graus de liberdade de cilindros em tandem próximos a uma superfície plana

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Jeyson Ferreira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118096
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Juan Pablo Julca Avila
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spelling Vibração induzida por vórtices com 2 graus de liberdade de cilindros em tandem próximos a uma superfície planaDINÂMICA DOS FLUIDOS COMPUTACIONALVIBRAÇÃO INDUZIDA POR VÓRTICESCILINDROS EM TANDEMCOMPUTATIONAL FLUID DYNAMICSVORTEX INDUCED VIBRATIONTANDEM CYLINDERSPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Juan Pablo Julca AvilaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2019.A indústria petrolífera offshore vem buscando explorar campos de petróleo em regiões submarinas cada vez mais profundas, e todo o transporte de petróleo e gás dessas regiões até as plataformas e os terminais marítimos é feito através de dutos. Esses dutos muitas vezes ficam expostos a vãos livres ocasionados pelas irregularidades do solo marinho. Na presença de uma correnteza, estes dutos vibram pelo desprendimento alternado de vórtices a jusante o qual é influenciado pelo solo marinho. Forças hidrodinâmicas na seção transversal do duto, sendo uma na direção do escoamento (força de arrasto) e outra transversal ao escoamento (força de sustentação), são induzidas ciclicamente e produzem a vibração do cilindro. Este fenômeno é conhecido como VIV (Vibração Induzida por Vórtices) e reduz a vida útil da estrutura. O estudo deste fenômeno é importante no projeto de dutos submarinos, de modo a garantir uma operação segura e reduzir o número de intervenções. O número elevado de pesquisas e experimentos relacionados ao fenômeno de VIV demonstra sua importância. O objetivo deste trabalho de mestrado é estudar a VIV de dois dutos em tandem expostos em condição de vão livre com dois graus de liberdade de movimento cada duto usando a dinâmica dos fluidos computacional. O software ANSYS FLUENT® foi utilizado para resolver o escoamento ao redor dos dutos submarinos e determinar os coeficientes hidrodinâmicos. Simulações bidimensionais foram realizadas utilizando-se dois cilindros e uma parede plana representando, respectivamente, as seções transversais dos dutos e o solo marinho na situação de vão livre. Foram realizadas simulações com um único cilindro estacionário próximo a parede, dois cilindros em tandem estacionários e também oscilando próximos a uma parede. Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais e resultados numéricos disponíveis na literatura para o caso de dois cilindros estacionários. Conclusões importantes foram obtidas para a VIV de dois cilindros com dois graus de liberdade próximos de uma parede plana.The offshore oil industry has sought to exploit oil fields in deeper and deeper underwater regions, and all oil and gas transportation from these regions to the platforms and sea terminals is done through pipelines. These pipes are often exposed to free spans caused by the irregularities of the seabed. In the presence of a stream, these ducts vibrate by alternately shedding vortices downstream of which is influenced by the seabed. Hydrodynamic forces in the cross section of the duct, being one in the direction of the flow (drag force) and another transversal to the flow (lift force), are induced cyclically and produce the vibration of the cylinder. This phenomenon is known as VIV (Vortex Induced Vibration for) and reduces the service life of the structure. The study of this phenomenon is important in the design of submarine pipelines, in order to ensure safe operation and reduce the number of interventions. The large number of researches and experiments related to the VIV phenomenon demonstrates its importance. The objective of this master¿s work is to study the VIV of two ducts in tandem exposed in free span condition with two degrees of freedom of movement each duct using computational fluid dynamics. ANSYS FLUENT® software is used to solve the flow around the submarine pipelines and to determine the hydrodynamic coefficients. Two-dimensional simulations were performed using two cylinders and a flat wall representing, respectively, the cross-sections of the ducts and the seabed in the free-span situation. Simulations were performed with a single stationary cylinder near the wall, two stationary tandem cylinders and also oscillating near a wall. The results of the simulations were compared with experimental data and numerical results available in the literature for the case of two stationary cylinders. Important conclusions were obtained for the VIV of two cylinders with two degrees of freedom near a plane wall.Avila, Juan Pablo JulcaKorkischko, IvanHayashi, Marcelo TanakaAlves, Jeyson Ferreira2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf91 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118096http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118096&midiaext=77379http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=118096&midiaext=77380Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=118096porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-21T15:30:58Zoai:BDTD:118096Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-21T15:30:58Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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