Estudo do escoamento tridimensional ao redor de um agrupamento de cilindros em \"tandem\"

• Autor(a) principal: Fregonesi, Rodrigo de Andrade
• Data de Publicação: 2002
• 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-08022024-145122/
• topic: Escoamento; Flow

Na indústria de exploração de petróleo em alto mar, estruturas esbeltas, denominadas \"risers\", são empregadas para transportar hidrocarbonetos do leito do mar para as plataformas na superfície. Para a análise do comportamento dos \"risers\", é desenvolvido um código computacional permitindo o acoplamento entre a parte estrutural e a parte hidrodinâmica do escoamento ao redor da estrutura. A parte estrutural é implementada baseando-se no Método dos Elementos Finitos através da formulação fraca de Galerkin. As freqüências naturais dos diferentes modos de vibrar, as matrizes de massa, de rigidez estrutural e de amortecimento são determinadas. O Método dos Vórtices Discretos, na sua formulação bidimensional, é utilizado para representar a parte hidrodinâmica do problema. O escoamento é modelado por um esquema Lagrangiano. A técnica do crescimento do núcleo do vórtice é empregada para representar a difusão viscosa. O código desenvolvido é validado para os seguintes casos: escoamento ao redor de um cilindro fixo, ao redor de um cilindro livre para oscilar na direção transversal ao escoamento incidente e ao redor de dois cilindros fixos alinhados. O acoplamento hidro-elástico permite a análise do comportamento dos \"risers\" com características quase tridimensionais e o estudo de agrupamentos destes elementos. Finalmente, são apresentados os resultados das simulações numéricas para escoamento ao redor de um cilindro engastado em uma extremidade e livre na outra e para os casos do \"riser\" solitário sujeito à corrente uniforme e sujeito à corrente variável ao longo do seu comprimento. Para o caso de dois \"risers\", analisa-se estruturas alinhadas em relação ao escoamento incidente e são apresentados os resultados para espaçamento inicial entre dois e nove diâmetros. ) O objetivo das simulações é a verificação da ocorrência de possíveis colisões entre as estruturas. Todas as simulações mencionadas são realizadas com elevados números de Reynolds.