Vibração induzida por vórtices em cilindros flutuantes com baixa razão de aspecto e diferentes condições de geometria na extremidade imersa (2016)
- Authors:
- Autor USP: GAMBARINE, DÊNNIS MALUF - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PNV
- Subjects: VIBRAÇÕES; VÓRTICES DOS FLUÍDOS
- Language: Português
- Abstract: O crescimento da exploração do petróleo e gás em águas ultraprofundas fez com que a demanda por unidades flutuantes crescesse e, com isso, aumentasse a ocorrência do fenômeno de Movimentos Induzidos por Vórtices (ou VIM, de Vortex-Induced Motions) que age em plataformas com casco cilíndrico, como é o caso das monocolunas e spars. Efeito natural desse aumento nas ocorrências foi um maior interesse pelo fenômeno de VIM, simplificadamente investigado em cilindros lisos e curtos como os utilizados nesta pesquisa. A fim de contribuir com o conhecimento dos fundamentos fluido-dinâmicos nesta área, foram investigados quatro diferentes cilindros flutuantes de baixa razão de aspecto, todos caracterizados pelo valor típico de L/D = 2 (comprimento imerso por diâmetro, onde L= 250 mm e D= 125 mm), mas com diferentes condições de arredondamento da extremidade imersa, estas caracterizadas por quatro razões distintas entre o raio de adoçamento e o raio do cilindro, especificamente r/R= 0,00; 0,25; 0,50 e 1,00. Com este objetivo de observar a resposta dos cilindros curtos sob efeito dos vórtices gerados em diferentes formatos de extremidade imersa, experimentos foram realizados no tanque de provas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de S~ao Paulo (IPT), compreendendo velocidades de reboque entre 0,024 a 0,154 m/s, ou seja, uma faixa de números de Reynolds entre 3.300 e 19.200. Os resultados de amplitude adimensional de resposta observados na direção transversal mostram influência moderada das modificações na extremidade imersa, ligeiramente mais acentuadas no modelo com razão de arredondamento de r/R=0,25, sendo que para este caso, as amplitudes máximas ficaram abaixo daquelas exibidas pelos demais modelos, com uma tendência geral de queda para as velocidades de reboque mais altas.A variação da geometria da extremidade imersa também influenciou moderadamente os resultados de amplitude adimensional de resposta na direção longitudinal, onde o modelo com r/R=1,00 apresentou menores amplitudes nas velocidades mais altas. Por outro lado, a razão entre as frequências de resposta e as frequências naturais de referência mostraram comportamentos típicos, semelhantes aos encontrados em análises de VIV de cilindros longos montados em suportes elásticos com dois graus de liberdade. Além disso, a observação dos movimentos dos modelos no plano da superfície livre não indicaram mudanças significativas nas trajetórias em função do arredondamento da extremidade livre. No tocante aos coeficientes de força (arrasto e sustentação), as comparações entre os modelos foram semelhantes, mas os coeficientes para o cilindro sem chanfro (r/R=0) mostraram-se maiores para grande parte das velocidades ensaiadas. Para o modelo com r/R=1,00, as força (arrasto e sustentação não se mostraram com a mesma intensidade do que aquelas nos demais modelos, o que, desta forma, se refletiu nos menores valores de coeficiente encontrados. Sob uma ótica geral, os resultados levam a crer que o modelo fluido responsável pelas oscilações nos cilindros com L/D = 2 não tem relação com a existência de vórtices de ponta e aresta, mas com a emissão de vórtices em forma de arco.
- Imprenta:
- Data da defesa: 29.11.2016
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ABNT
GAMBARINE, Dênnis Maluf. Vibração induzida por vórtices em cilindros flutuantes com baixa razão de aspecto e diferentes condições de geometria na extremidade imersa. 2016. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-03032017-140655/. Acesso em: 28 jan. 2026. -
APA
Gambarine, D. M. (2016). Vibração induzida por vórtices em cilindros flutuantes com baixa razão de aspecto e diferentes condições de geometria na extremidade imersa (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-03032017-140655/ -
NLM
Gambarine DM. Vibração induzida por vórtices em cilindros flutuantes com baixa razão de aspecto e diferentes condições de geometria na extremidade imersa [Internet]. 2016 ;[citado 2026 jan. 28 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-03032017-140655/ -
Vancouver
Gambarine DM. Vibração induzida por vórtices em cilindros flutuantes com baixa razão de aspecto e diferentes condições de geometria na extremidade imersa [Internet]. 2016 ;[citado 2026 jan. 28 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-03032017-140655/
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