Investigações teóricas sobre o problema de impacto hidrodinâmico.

• Autor(a) principal: Casetta, Leonardo
• Data de Publicação: 2004
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-11122023-153738/
• topic: Estruturas marítimas; Fluid-structure interaction; Interação fluido-estrutura; Marine structures; Segurança estrutural; Structural safety

A força hidrodinâmica vertical de impacto, que surge na penetração de um corpo em um fluido, pode ser de magnitude suficiente para provocar danos estruturais nesse. É então importante predizer o comportamento dessa força em função de parâmetros como a dimensão, massa e velocidade do corpo, e densidade do fluido. A obtenção analítica da expressão para a força de impacto é um processo complexo, pois o desprendimento de jatos de fluido da região de contato dificulta a determinação da condição de contorno no corpo. A dificuldade do estabelecimento adequado das condições de contorno pode gerar resultados conflitantes. Um aparente paradoxo entre expressões para a força de impacto é analisado, e mostra-se que a energia cinética transportada pelos jatos não pode ser desprezada, como assim se faz com o fluxo de massa e de quantidade de movimento. Com o objetivo de se conhecer o comportamento da força de impacto em seu estágio inicial, utilizam-se as duas abordagens analíticas mais clássicas para sua obtenção, aplicando-as aos casos da penetração de um cilindro e de uma esfera. Para ambas geometrias, toma-se tanto a situação em que a velocidade de penetração é constante, como aquela em que é variável. As duas abordagens estão fundamentadas em uma formulação matemática simplificada, que utiliza hipóteses como a de fluido ideal, escoamento irrotacional, corpo de impacto rígido e linearização das deflexões da superfície livre em torno de sua posição inicial. Comparam-se as expressões obtidas para a força de impacto com dados experimentais, elucidando-se suas principais diferenças. Mostra-se que enquanto o impacto do cilindro é de caráter estritamente impulsivo, o de uma esfera se dá de maneira contínua.