Simulação numérica direta da vibração induzida pelo escoamento para arranjo de 4 cilindros

• Autor(a) principal: Gómez Hernández, Huber Alberto
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/192967
• topic: Vortice; Escoamento de fluidos; Simulação numérica; Modelo hidrodinamico; Vibração; Dinâmica dos fluidos computacional; Cilindros

O estudo de vários cilindros dispostos em um arranjo submetidos a um escoamento é pouco conhecido hoje em dia, pois a maioria destes estudos foram realizados para um e dois cilindros. Neste trabalho é estudado o comportamento oscilatório de quatro cilindros em vibração induzida por vórtices (VIV), na direção transversal a um escoamento, como também para VIV na direção transversal e paralela ao escoamento. Para a realização das simulações foi usado o código Incompact3d, o qual permite a solução das equações de Navier-Stokes e a equação de continuidade por meio de Simulação Numérica Direta (DNS), além de usar um método de fronteiras imersas (IBM) para garantir a condição de não-deslizamento na interface fluido/sólido. Realizou-se uma análise de convergência e a validação do código, com base em trabalhos de referência anteriores, para dois cilindros fixos em side-by-side, velocidade de aproximação uniforme U0, separações entre seus centros no intervalo 1.5 <= T/D <= 5, e número de Reynolds baseado no diâmetro Re = U0D/v = 100. Depois foram simulados quatro cilindros com arranjo quadrado in-line (fixos e oscilando na direção transversal) e diamond (fixos). Os casos de aplicação correspondem a quatro cilindros em VIV, em configurações in-line (livre de oscilar em ambas direções) e diamond (oscilando somente na direção transversal e em ambas direções), com Re = 150 e espaçamento de centro dos cilindros de 3.5D, velocidade reduzida U* entre 1 e 14. As forças sobre cada cilindro, o número de Strouhal e as trajetórias dos cilindros em VIV foram calculadas, apresentadas e discutidas. As maiores amplitudes de oscilação correspondem à configuração diamond. Para esta configuração, o cilindro a jusante é afetado pelas esteiras dos três cilindros de montante, desenvolvendo maiores amplitudes de oscilação, mesmo, se comparado às dos cilindros a jusante na configuração quadrado in-line.