Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/13657
Type: Tese
Title: Estudo numérico tridimensional da vibração induzida por vórtices sobre um cilindro rígido elasticamente apoiado com um e dois graus de liberdade
Other Titles: A three-dimensional numerical study of vortex-induced vibration on an elastically mounted rigid cylinder with one and two degrees of freedom
Author(s)/Inventor(s): Brito, Vinícius Ribeiro dos Santos de Sá
Advisor: Wanderley, Juan Bautista Villa
Abstract: Este trabalho aborda a resposta de um corpo cilíndrico ao escoamento tridimensional incidente. Inicialmente, o código numérico é validado utilizando o cilindro fixo. Em seguida, é realizada uma investigação da resposta da vibração induzida por vórtices (VIV) em 1 e em 2 graus de liberdade (GL). Para tanto, o cilindro será apoiado por uma mola e um amortecedor e será livre para vibrar na direção transversal e, depois, também na direção longitudinal ao escoamento. Para resolver as equações de Navier-Stokes levemente compressíveis, juntamente com a equação adimensionalizada do movimento do cilindro, é utilizado o Método das Diferenças Finitas e o método de Runge-Kutta 3ª ordem para integração no tempo. As condições de contorno sobre o corpo são impostas utilizando-se o Método das Fronteiras Imersas. O escoamento turbulento é resolvido com a utilização da Simulação Direta das Grandes Escalas de Turbulência (LES) e o modelo de Smagorinsky é utilizado para simular os efeitos dissipativos das pequenas escalas. Resultados para séries temporais do coeficiente de sustentação, coeficientes de arrasto, contorno de vorticidade, amplitude de deslocamento, frequência e o ângulo de fase são analisados. O trabalho atual é pioneiro no estudo numérico tridimensional da VIV em 2GL que analisa detalhadamente a esteira e os modos de desprendimento de vórtices.
Abstract: This work addresses the response of a cylindrical structure to three-dimensional incident flow. Initially, the numerical code is validated using the fixed cylinder. Then, an investigation of the vortex-induced vibration response (VIV) is performed, in one and two degrees of freedom. In order, the cylinder will be supported by a spring and a damper and will be free to vibrate in the transverse direction and then also in the longitudinal direction to the flow. To solve the slightly compressible Navier-Stokes equations together with the dimensionless equation of cylinder motion, the Finite Differences Method and the third-order Runge-Kutta method are used for integration in time. The boundary conditions on the body are imposed using the Immersed Boundaries Method. The turbulent flows are solved using the Large Eddy Simulation (LES). The Smagorinsky model is used to simulate the dissipative effects of small scales. Results for temporal series of the drag coefficient, lift coefficients, vorticity contour, displacement amplitude, frequency and phase angle are analyzed. The present work is a pioneer in the three-dimensional numerical study of VIV in 2 degrees of freedom that analyzes in detail the wake and the vortex shedding modes.
Keywords: Navier-Stokes
Simulação direta das grandes escalas de turbulência
Dinâmica dos fluidos computacional
Vibração induzida por vórtices
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jul-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Oceânica

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