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dc.creatorBorges, Adailton Silva-
dc.date.accessioned2016-06-22T18:39:26Z-
dc.date.available2010-08-13-
dc.date.available2016-06-22T18:39:26Z-
dc.date.issued2010-05-13-
dc.identifier.citationBORGES, Adailton Silva. Desenvolvimento de procedimentos de modelagem de interação fluido-estrutura combinando a Teoria de Vigas de Cosserat e a Metologia de Fronteira Imersa. 2010. 207 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14690-
dc.description.abstractThe present report describes the research work carried-out with the aim of developing, implementing and evaluating a three-dimensional modeling procedure of fluid-structure phenomena involving slender structures, such as beams, bars and cables. The novel approach adopted consists of the combination of the Cosserat theory applied to slender beams, which accounts for geometrical nonlinearity, and the Immersed Boundary methodology, which is used to represent the interactions between the structural and fluidic domains. The study is included in the scope of Vortex-Induced Vibrations, which is a topic of great interest in the oil industry, especially as related to the modeling of risers used for oil exploitation in deep seas. According to the Cosserat theory, the deformed configuration of the structure is described in terms of the displacement vector of the curved formed by the cross-sections center of area, and the orientation of a vector bases fixed to each cross-section, with respect to an inertial reference frame. The main advantage of this theory is that is geometrically exact. Finite element is employed for discretization of the equations of motion. According to the Immersed Boundary methodology, the solid-fluid interface forces are calculated by enforcing momentum balance to the fluid particles over the interface. The main features of the proposed methodology are evaluated by means of a number of numerical simulations, both in static and dynamic regimes, regarding the structural model, in a first step and the complete fluid-structure model, in a second step. The results obtained enable to evaluate the accuracy and the main advantages and shortcomings of the methodology, especially regarding the numerical aspects. Also, they enabled to put in evidence some relevant phenomenological aspects related to the dynamic behavior of cylindrical structures with various levels of bending flexibility, subjected to transverse flows characterized by different values of the Reynolds number.eng
dc.formatapplication/pdfpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectDinâmica dos fluidos - Métodos computacionaispor
dc.subjectMétodo dos elementos finitospor
dc.subjectInteração fluido-estruturapor
dc.subjectTeoria de vigas de cosseratpor
dc.subjectMetodologia de fronteira imersapor
dc.subjectElementos finitospor
dc.subjectDinâmica de fluidos computacionalpor
dc.subjectFluid-structure interactioneng
dc.subjectCosserat theoryeng
dc.subjectImmersed boundary methodologyeng
dc.subjectFinite emementseng
dc.subjectComputational fluid dynamicseng
dc.titleDesenvolvimento de procedimentos de modelagem de interação fluido-estrutura combinando a Teoria de Vigas de Cosserat e a Metologia de Fronteira Imersapor
dc.title.alternativeDeveloping procedures for modeling fluid-structure interaction by combining the Cosserat beams theory and immersed boundary methodologyeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor-co1Silveira Neto, Aristeu da-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=nullpor
dc.contributor.advisor1Rade, Domingos Alves-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781681T7por
dc.contributor.referee1Pereira, João Antonio-
dc.contributor.referee1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783818Z4por
dc.contributor.referee2Franciss, Ricardo-
dc.contributor.referee2Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4761396P0por
dc.contributor.referee3Lima, Antônio Marcos Gonçalves de-
dc.contributor.referee3Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4766019D6por
dc.contributor.referee4Almeida, Odenir de-
dc.contributor.referee4Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4709319Z0por
dc.contributor.referee5Gasche, José Luiz-
dc.contributor.referee5Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798091D8por
dc.creator.Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4777146Y6por
dc.description.degreenameDoutor em Engenharia Mecânicapor
dc.description.resumoA presente tese descreve o trabalho de pesquisa realizado, com o objetivo de desenvolver, implementar e avaliar um procedimento de modelagem tridimensional de fenômenos fluidoestruturais que envolvem estruturas esbeltas, tais como vigas, barras e cabos. A nova abordagem adotada consiste na combinação da teoria de vigas de Cosserat aplicada a estruturas esbeltas, que leva em consideração as não-linearidades geométricas, e a metodologia de fronteira imersa, que é usada para representar a interação entre os domínios estrutural e fluido. O estudo está incluído no âmbito de Vortex-Induced Vibrations, que é um tema de grande interesse para a indústria petrolífera, especialmente em relação a modelagem de risers utilizados para exploração de petróleo em águas profundas. Segundo a teoria de vigas de Cosserat, a configuração deformada da viga é descrita através do vetor deslocamento da curva de centróides, e uma base móvel, rigidamente unida à seção transversal da viga, em relação a um referencial inercial. A principal vantagem desta teoria é que esta é geometricamente exata. E o método de elementos finitos é empregado para a discretização das equações do movimento. De acordo com a metodologia de fronteira imersa, a força sobre a interface sólido-fluido é calculada dinamicamente através das equações de balanço da quantidade de movimento sobre uma partícula de fluido na interface. As principais características da metodologia proposta são avaliadas por meio de uma série de simulações numéricas, tanto em regime estático como dinâmico, sobre o modelo estrutural, numa primeira fase, e o completo modelo fluido-estrutura, em uma segunda etapa. Os resultados obtidos permitem avaliar a precisão, as principais vantagens e limitações da metodologia, especialmente quanto aos aspectos numéricos. Além disso, eles permitiram colocar em evidência alguns aspectos fenomenológicos relevantes relacionados com o comportamento dinâmico de estruturas cilíndricas com diferentes níveis de flexibilidade, sujeitas ao escoamento caracterizado por diferentes valores de número de Reynolds.por
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.publisher.departmentEngenhariaspor
dc.publisher.initialsUFUpor
dc.orcid.putcode81756711-
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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