Estudo numérico do escoamento ao redor de um corpo rombudo que oscila forçadamente na presença do efeito solo

• Autor(a) principal: PEREIRA, Julio Patti
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2276
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA; Método de vórtices discretos; Vibração estrutural forçada in-line; Efeito solo; Carregamentos fluidodinâmicos; Corpo rombudo

O presente trabalho consiste no estudo de dois fenômenos envolvidos em análises de interação fluido-estrutura, isto é, o efeito solo e as Vibrações Induzidas por Vórtices (V.I.V.). Utiliza-se o Método de Vórtices Discretos (M.V.D.) de caráter puramente Lagrangeano para a solução numérica do problema da oscilação forçada sobre um cilindro circular imerso em um escoamento fluido, tendo o corpo um grau de liberdade para oscilar apenas na direção in-line, isto é, na direção do escoamento incidente. Nessas condições, há uma intensa interação entre fluido e estrutura, e manifestam-se complexos fenômenos que caracterizam os estudos de V.I.V., como o surgimento de diferentes regimes de formação e desprendimento de estruturas vorticosas, a competição entre esses regimes e o fenômeno de atrelagem síncrona, lock-on ou lock-in. Para o estudo e acurácia dos carregamentos fluidodinâmicos na situação de vibração forçada, esse trabalho contribui com o desenvolvimento teórico e a implementação numérica no cálculo de efeitos inerciais na formulação integral da entalpia específica de estagnação. Separadamente, são realizadas investigações a respeito da influência causada puramente pela proximidade de uma superfície plana em relação ao cilindro imerso em um escoamento, utilizando-se de um artifício numérico, o qual desacopla a camada limite (C.L.) originada junto à parede plana, o que produz um efeito semelhante a situação em que o chão se move na mesma velocidade do fluido. Verificou-se a ocorrência de fenômenos como a mudança do ponto de estagnação e dos pontos de separação da C.L. sobre o corpo rombudo estacionário, variações significativas dos carregamentos e supressão do regime de desprendimento de vórtices quando a distância entre o chão e o cilindro é muito pequena. Ao final, realizou-se investigações onde as situações de efeito solo e V.I.V. se fazem presentes simultaneamente, investigando a dominância de um fenômeno sobre o outro em situações em que os efeitos eram concorrentes. Todas as simulações são realizadas para um número de Reynolds () igual a 105. De modo geral, os estudos tiveram ótima correspondência com a literatura. No entanto, um estudo que envolva a situação análoga com a atuação dos dois efeitos de interferência é raramente encontrado na literatura para a comparação.