Estudo numérico tridimensional da vibração induzida por vórtices sobre um cilindro rígido elasticamente apoiado com um e dois graus de liberdade

• Autor(a) principal: Brito, Vinícius Ribeiro dos Santos de Sá
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13657
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA; Navier-Stokes; Simulação direta das grandes escalas de turbulência; Dinâmica dos fluidos computacional; Vibração induzida por vórtices

Este trabalho aborda a resposta de um corpo cilíndrico ao escoamento tridimensional incidente. Inicialmente, o código numérico é validado utilizando o cilindro fixo. Em seguida, é realizada uma investigação da resposta da vibração induzida por vórtices (VIV) em 1 e em 2 graus de liberdade (GL). Para tanto, o cilindro será apoiado por uma mola e um amortecedor e será livre para vibrar na direção transversal e, depois, também na direção longitudinal ao escoamento. Para resolver as equações de Navier-Stokes levemente compressíveis, juntamente com a equação adimensionalizada do movimento do cilindro, é utilizado o Método das Diferenças Finitas e o método de Runge-Kutta 3ª ordem para integração no tempo. As condições de contorno sobre o corpo são impostas utilizando-se o Método das Fronteiras Imersas. O escoamento turbulento é resolvido com a utilização da Simulação Direta das Grandes Escalas de Turbulência (LES) e o modelo de Smagorinsky é utilizado para simular os efeitos dissipativos das pequenas escalas. Resultados para séries temporais do coeficiente de sustentação, coeficientes de arrasto, contorno de vorticidade, amplitude de deslocamento, frequência e o ângulo de fase são analisados. O trabalho atual é pioneiro no estudo numérico tridimensional da VIV em 2GL que analisa detalhadamente a esteira e os modos de desprendimento de vórtices.