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Simulação numérica de escoamentos ao redor de um cilindro circular com dois graus de liberdade: um estudo do fenômeno da vibração induzida por vórtices

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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::PRINCIPIOS VARIACIONAIS E METODOS NUMERICOS

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Resumo

O presente trabalho apresenta o estudo de um problema de interação fluido-estrutura, envolvendo modelagem matemática e simulação computacional. Mais especificamente, o problema consiste na interação dinâmica entre um escoamento incompressível e uma estrutura, constituída de um cilindro circular rígido, elasticamente montado, livre para se movimentar nas direções longitudinal e transversal ao escoamento, podendo ainda sofrer rotação. À oscilação do cilindro, causada pelo desprendimento de vórtices na esteira próxima, dá-se o nome de vibração induzida por vórtices, termo também utilizado para designar a classe de fenômenos de interação fluido-estrutura em que este problema se enquadra. Utiliza-se uma combinação das metodologias de fronteira imersa e de volumes finitos para abordagem, modelagem e resolução numérica do escoamento e um método Runge-Kutta de quarta ordem para resolução numérica das equações que descrevem o movimento da estrutura. Com os resultados obtidos, comparados com dados encontrados na literatura, pôde-se constatar a influência de certos parâmetros no regime de vibração estrutural, evidenciando a ocorrência do fenômeno de sincronização (lock-in), onde são máximas as oscilações da estrutura.

Abstract

Palavras-chave

Interação fluido-estrutura, Fluid-structure interaction, Vibração induzida por vórtices, Vortex Induced Vibration, Método de Fronteira Imersa, Immersed Boundary Method, Método dos Volumes Finitos, Finite Volume Method

Citação

BORGES,Thalles de Andrade. Simulação numérica de escoamentos ao redor de um cilindro circular com dois graus de liberdade: um estudo do fenômeno da vibração induzida por vórtices. 2019. 55 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019.

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