Dissertação
Vortex-Induced Vibration on a Spring-Mounted Cylinder - Linear and Non-Linear Analysis EVALUATED
O presente estudo investiga as vibrações induzidas por vórtices num cilindro montado num sistema massa-mola e imerso num fluido incompressível, Newtoniano e viscoso, ao qual é permitido deslocar-se na direção ortogonal ao escoamento uniforme incidente. A pesquisa é feita a um regime de baixo número de Reynolds (15<Re<60), através de uma análise de estabilidade global linear e não-linear. O movimento do cilindro é sinusoidalmente imposto ou regido por uma equação do movimento livre. Os resultados do caso linear forçado são descritos em termos de impedância (rácio entre o coeficiente de sustentação e a velocidade do cilindro) e comparados com resultados de uma integração direta no tempo, obtendo uma boa correspondência. Uma investigação detalhada permitiu identificar três pontos de limiar de estabilidade, associados à transferência de energia cilindro-fluido e à aparição de turbilhões. Um argumento teórico, baseado num desenvolvimento assintótico é introduzido a fim de avaliar os movimentos forçado e livre e fornecer um critério de estabilidade baseado na impedância. No que concerne ao movimento livre, os resultados são obtidos através de uma análise de estabilidade linear, prevendo a estabilidade do estado de equilíbrio em função dos diferentes parâmetros. Em contrapartida, a análise não-linear é primeiramente levada a cabo num cilindro fixo, baseada nas abordagens fracamente não-linear e auto-consistente e comparada com as mais recentes investigações. Finalmente, é proposta uma nova abordagem no sentido de caracterizar o ciclo limite, denominada de abordagem harmonicamente equilibrada, levando a tempos de computação mais curtos e maior precisão, relativamente às abordagens supracitadas.
dezembro 3, 2018, 14:0
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