Abstract:
A vibração induzida por desprendimentos de vórtices (VIV) é um fenômeno
encontrado em diversos campos da engenharia, como, por exemplo, na interação das
correntes e ondas com os pipelines e risers. O objetivo deste estudo é de analisar
numericamente o comportamento de um cilindro circular apoiado em base elástica sujeito a
um escoamento uniforme a baixo número de Reynolds, onde o escoamento tem um
comportamento bidimensional, laminar e periódico. O modelo numérico está baseado em um
esquema particionado de interação fluido-estrutura. O código de modelação numérica do
escoamento emprega o método semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos para
discretizar no tempo e no espaço as equações de Navier-Stokes usando uma formulação
lagrangeana-euleriana arbitrária. A integração temporal das equações diferenciais do
movimento do cilindro (sistema massa-mola-amortecedor) é realizada através do método de
Newmark. Primeiramente, para o caso do cilindro fixo, são calculados diversos parâmetros
do escoamento para um número de Reynolds entre 90 e 140 e comparados com os
experimentais e os de outros modelos numéricos. Após, são realizadas simulações para esta
faixa de números de Reynolds considerando o cilindro sob apoio elástico na direção
transversal ao escoamento e os resultados, em termos de deslocamentos e de frequências de
vibração, são comparados com os experimentais. Neste estudo, são identificadas as
frequências de lock-in em que ocorre o fenômeno de ressonância.
