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.
Interação fluido-estrutura, análise de estabilidade global, instabilidade paramétrica, movimento forçado, movimento livre, abordagem harmonicamente balançada

Dezembro 3, 2018, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

David Jean Rémi Fabre

Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Luís Rego da Cunha de Eça

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar