Estudos experimentais e analíticos das vibrações induzidas pela emissão de vórtices em cilindros flexíveis e rígidos.

• Autor(a) principal: Fujarra, André Luís Condino
• Data de Publicação: 2002
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-24012024-124111/
• topic: Fluid-structure interaction; Interação fluido-estrutura; Liquid vortices; Vórtices dos líquidos

A presente tese apresenta resultados das investigações experimentais e analíticas acerca do fenômeno de Vibrações Induzidas pela Emissão de Vórtices - VIV em cilindros circulares imersos em água. As investigações foram conduzidas com o propósito de aumentar a compreensão sobre o mecanismo de acoplamento das oscilações transversais e longitudinais ao escoamento, bem como o de investigar a fluido-dinâmica envolvida no patamar de resposta ressonante, típico de cilindros com baixo coeficiente de massa-amortecimento reduzido. A importância de tais problemas para o cenário da indústria \"offshore\", onde agrupamentos de \"risers\" são instalados a partir de sistemas flutuantes de produção, foi exemplificada e constitui a prévia motivação para o presente trabalho. Buscando atingir o primeiro objetivo, dois arranjos experimentais foram construídos: Experimento I, a partir de um cilindro flexível engastado e ensaiado nos canais de água circulante com baixa turbulência das Universidades de Michigan e de Cornell; e Experimento II, a partir de um cilindro rígido engastado, elasticamente montado em um transdutor com dois graus de liberdade e ensaiado no tanque de provas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT. Com base nestes experimentos, oscilações acopladas de grande amplitude foram claramente identificadas e sua relação com a assimetria estrutural sugerida. Resultados de massa adicional variável com a velocidade do escoamento também foram obtidos, em concordância com resultados de outros autores, estes obtidos a partir de simulações numéricas e distintos arranjos experimentais. ) Por sua vez, a busca pelo segundo objetivo se desenvolveu a partir de Estudos Analítico-Experimentais, com uma releitura das abordagens fenomenológicas, mostrando que a interpretação consistente de parâmetros hidrodinâmicos escritos como função da velocidade reduzida, tais como a massa adicional, o amortecimento fluido e a força de sustentação, representa papel essencial na melhoria de modelos analíticos baseados em osciladores do tipo Van der Pol. Tais estudos permitiram uma melhor predição do fenômeno de VIV e identificaram o mecanismo fluido-dinâmico governando o patamar de resposta ressonante. Um mérito adicional do presente trabalho é a efetiva colaboração com outras instituições nacionais e internacionais de pesquisa. O intercâmbio científico contribuiu para dar maior consistência, confiabilidade e considerável originalidade aos resultados.