Análise computacional de interação fluido-estrutura aplicada em um spool

• Autor(a) principal: Rocha, Renata Ferreira Martins
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29149; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.63
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS; Spool; Interação fluido-estrutura; Coerência; Fluid-structure interaction; Coherence

É apresentado o método da coerência baseado na análise espectral das respostas temporais de interação fluido-estrutura, obtidas através de simulações computacionais. Esse método é aplicado aos resultados de sete simulações 2–D da interação fluido-estrutura de um modelo massa-mola. Paralelamente, são analisados dos resultados da simulação da interação fluido-estrutura de um spool engastado junto ao solo marinho e sujeito a um escoamento de 0,77 m/s. O spool é uma tubulação marítima, utilizada pelas indústrias de óleo e gás. Dentro do contexto das tubulações e demais estruturas marítimas, utilizadas nesse setor industrial, desperta-se o interesse pelo fenômeno VIV (Vortex-Induced Vibrations). O VIV apresenta uma natureza inerentemente não-linear e afeta significativamente o bom funcionamento dos campos de produção das indústrias de óleo e gás. As simulações computacionais foram realizadas com o código MFSim, tanto para o sistema massa-mola quanto para o spool. O código MFSim vem sendo desenvolvido pelo Laboratório de Mecânica dos Fluidos da Universidade Federal de Uberlândia e conta com colaborações da Petrobras S.A. e contribuições do Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo. Para aplicação do método da coerência, utilizou-se um algoritmo desenvolvido em ambiente MATLAB, o qual é empregado na etapa do pós-processamento das simulações realizadas com o código MFSim. A grande vantagem do método da coerência reside no fato de que esse método permite obter conclusões acerca da física dos problemas de interação fluido-estrutura, que outros métodos de pós-processamento não são capazes de mostrar com clareza. A aplicação do método da coerência permitiu concluir que a interação fluido-estrutura ocorre de maneira predominante entre o cilindro e a esteira formada à jusante, apresentando valores iguais ou maiores do que 0,8 para a coerência. Para as demais regiões, mostrou-se que a sua participação na interação fluido-estrutura é irrelevante, apresentando valores iguais ou menores do que 0,2 para a coerência. No caso do spool, foi possível concluir que o VIV predomina na direção in-line e na região central da estrutura.