O conceito de inércia adicional do escoamento em torno de cilindro circular em oscilação forçada.

• Autor(a) principal: Silva, Daniel Rodrigo Barreto
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-11072014-111759/
• topic: Added mass; Equação de Morison; Forced oscillation; FreeFem++; FreeFem++; Inércia adicional; Inertial force; Massa adicional; Morison equation; Oscilação forçada

Um corpo imerso em movimento arbitrário interage com o fluido ao redor. As partículas fluidas próximas ao corpo exercem certa resistência inercial quando o corpo acelera ou desacelera, devido ao acoplamento dinâmico entre corpo e fluido. Este trabalho resolve as equações de Navier-Stokes, discretizadas pelo método dos elementos finitos, usando o programa de código aberto (LGPL) FreeFem++, e avalia as forças do escoamento que agem sobre um cilindro circular, o qual oscila harmonicamente em um fluido em repouso para números de Keulegan-Carpenter (KC) entre 0,5 e 10, mantendo o parâmetro da frequência constante e igual a 35. Os números de KC selecionados visam entender os conceitos de inércia adicional em fluido viscoso, desde em escoamentos simples até em escoamento mais complexos. O escoamento é bidimensional, laminar e não estacionário. A força em linha com o movimento é então decomposta, conforme equação de Morison, como a soma de uma força inercial e outra de arrasto. Os resultados possuem boa aderência com trabalhos analíticos, experimentais e numéricos anteriores disponíveis na literatura. A dinâmica do escoamento induzido pelo cilindro em movimento harmônico é rica. Para baixo KC, o escoamento é simétrico e estável. Para valores intermediários de KC, a camada limite descola da superfície do cilindro e vórtices são emitidos a cada meio-ciclo. Para elevado KC, certa assimetria se desenvolve e vórtices são emitidos obliquamente a cada meio-ciclo.