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Estudo numérico do escoamento ao redor de um cilindro oscilando.

Raupp, Eduardo Mendonça

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2007-04-23

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Estudo numérico do escoamento ao redor de um cilindro oscilando.
  • Autor: Raupp, Eduardo Mendonça
  • Orientador: Meneghini, Julio Romano
  • Assuntos: Cilindro Oscilando; Hidrodinâmica; Método Dos Elementos Espectrais; Vibração Induzida Por Vórtices; Hydrodynamics; Oscillating Cylinder; Spectral Elements Method; Vortex Induced Vibration
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Mecânica
  • Descrição: O objetivo deste projeto de mestrado é estudar o escoamento bidimensional ao redor de um cilindro isolado oscilando forçadamente e apoiado em base elástica através de simulações computacionais utilizando o Método de Elementos Espectrais. Este tópico suscita grande interesse no meio tecnológico, pois esta configuração aparece com bastante freqüência em estruturas marítimas, como os \"risers\" de produção e umbilicais de plataformas de exploração de petróleo, e também no meio acadêmico, uma vez que se trata do estudo de fenômenos complexos originados do escoamento ao redor de uma geometria simples: cilindro circular. A pesquisa tem seu principal enfoque na avaliação da utilização do método espectral de elementos finitos para solução do escoamento bidimensional no limite do regime de esteira laminar, Re < ou = 200 , ao redor de um cilindro oscilando forçadamente e apoiado em base elástica. As simulações do escoamento ao redor de um cilindro oscilando forçadamente são realizadas com duas amplitudes de oscilação do cilindro: 0.15D e 0.40D . Para cada amplitude são utilizadas dez freqüências de oscilação: 0.8 s f , 0.85 s f , 0.9 s f , 0.95 s f , 0.975 s f , 0.9875 s f , 1.025 s f , 1.05 s f , 1.075 s f e 1.1 s f ; onde D é o diâmetro do cilindro e s f é a freqüência de desprendimento de vórtices para cilindro fixo. O objetivo destas simulações é a tentativa de observação do fenômeno da mudança brusca do ângulo de fase entre a força transversal à direção da corrente e o deslocamento do cilindro, \"phase-jump\", obtendo, deste modo, uma base para comparação com trabalhos já existentes sobre o mesmo tema, avaliando o método numérico utilizado para o caso do escoamento ao redor de um cilindro oscilando. As simulações do escoamento ao redor de um cilindro apoiado em base elástica (livre para oscilar) foram feitas com apenas um grau de liberdade: a direção transversal ao escoamento incidente (eixo y no caso estudado). O resultado mais importante deste tipo de configuração, do ponto de vista prático (projetos de \"risers\", e outras estruturas cilíndricas), é a curva max A / D versus r V , isto, devido à dependência da vida útil destas estruturas à máxima amplitude de oscilação. Para reproduzir a curva max A / D versus r V , foram escolhidos os seguintes valores de velocidade reduzida: 1.0, 2.0, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, e 10.0.
  • DOI: 10.11606/D.3.2007.tde-27072007-172036
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2007-04-23
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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