Uma investigação experimental com tubos flexíveis suspensos verticalmente conduzindo água em condições de aspiração e descarga em um tanque de reboque.

• Autor(a) principal: Defensor Filho, Wagner Antonio
• Data de Publicação: 2023
• 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-10012024-123006/
• topic: Aspiração; Aspirating; Discharging; Dual-resonance; Ejeção; Experimental analysis; Flexible cantilevered pipe; Flutter; Instabilidade; Instabilities; Reboque; Root-loci; Towing; Tubos flexíveis

O presente texto traz resultados originais provindos de uma inovadora campanha de testes hidrodinâmicos, com três modelos experimentais baseados em conceito fundamental de tubos de captação de água. O objetivo principal da presente investigação é compreender a influência do escoamento interno sobre as vibrações induzidas por vórtices em tubos flexíveis expostos a escoamento externo. Entre outros casos, a presente campanha experimental investigou os modelos experimentais sob os efeitos de reboque puro, aspiração pura, combinação de reboque e aspiração e ejeção pura. Os modelos experimentais são tubos flexíveis em balanço vertical, cada um composto por uma mangueira de borracha reforçada e um lastro rígido fixado na extremidade livre inferior. Foram concebidos para apresentar, na direção transversal ao escoamento externo, o primeiro, segundo e terceiro modos naturais de vibração, respectivamente, como os de respostas dominantes. O projeto dos modelos experimentais utilizou uma implementação de modelo físico-matemático tridimensional de ordem reduzida. O deslocamento ao longo dos modelos foi obtido com técnicas não invasivas de rastreamento óptico. A análise de dados foi desenvolvida de forma ad hoc, utilizando uma combinação da Transformada de Fourier, a Transformada de Hilbert-Huang e a Projeção de Galerkin em funções modais, a fim de obter respostas modais e estatísticas de amplitudes ao longo do comprimento dos modelos. Os resultados mostram um conjunto completamente novo de respostas experimentais. Os modelos apresentaram o comportamento dinâmico esperado sob excitação de reboque. A influência dos efeitos de aspiração sobre a excitação de reboque mostrou-se mínima, sendo os efeitos de reboque dominantes. Evidências de instabilidade do tipo flutter foram observadas nos testes de aspiração, nos três modelos e em todas as velocidades testadas. Nos testes de ejeção, configuração quase-estática foi atingida com o escoamento em velocidade subcrítica e instabilidade tipo flutter foi observada, caracterizada por comportamento altamente não-linear com grandes amplitudes de oscilação, quando em regime pós-crítico.