Análise numérica da interação entre escoamentos a baixos números de Reynolds e cilindros apoiados em base elástica

Abstract

Neste artigo são apresentadas análises numéricas de fenômenos que ocorrem na interação entre escoamentos com baixos números de Reynolds e cilindros apoiados em base elástica. As simulações são realizadas através de um modelo numérico que usa o método semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos para discretizar as equações de Navier-Stokes e a formulação Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE) para seguir o movimento do cilindro. A descrição de movimento do corpo rígido é determinada através do método de Newmark. Primeiramente, são analisadas as características do processo de geração de vórtice para o cilindro fixo. Neste caso, são obtidos os resultados do número de Strouhal e dos coeficientes de arrasto e de sustentação para números de Reynolds variando de 90 a 140. Posteriormente é realizada a análise do cilindro com suporte flexível (com uma mola e um amortecedor) na direção transversal ao escoamento. São estudados o deslocamento do cilindro e as frequências de vibração, assim como o fenômeno de sincronização (lock-in) entre o desprendimento de vórtices e a frequência de vibração. Os resultados numéricos são comparados com os obtidos experimentalmente por outros autores.