Investigação experimental de vibrações induzidas por escoamento em cilindros flexíveis com rigidez ortotrópica (2018)
- Authors:
- Autor USP: DEFENSOR FILHO, WAGNER ANTONIO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PNV
- Subjects: VIBRAÇÕES; ESCOAMENTO; VÓRTICES DOS FLUÍDOS
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Em experimentos com um cilindro flexível com rigidez a flexão ortotrópica, proporcionando razão entre frequências naturais longitudinal e transversal muito próximas a quatro (fx1fy1/=4,08), Fujarra et al (2001) [17] revelaram um ramo de resposta em VIV em alta velocidade. Tal ramo de respostas estável, excitado por perturbações a montante, era caracterizado por amplitudes transversais ao escoamento com ordem de 1 diâmetro e componentes de alta frequência no espectro de energia, estendendo-se por faixa de velocidade reduzida 12 < U* < 20 e esvaindo-se a partir da emergência de oscilações no segundo modo de vibração. Almejando aprofundar as investigações acerca deste intrigante achado experimental, uma nova campanha investigativa foi planejada e executada. Quatro cilindros flexíveis com distintas razões de rigidez ortotrópica foram construídos em resina polimérica, com enrijecedores internos de seções retangulares feitos de alumínio, resultando um conjunto com frequências naturais, correspondentes a modos longitudinais e transversais, com razões relativas: 4:1, 3:1, 2:1 e 1:1. Os cilindros foram verticalmente fixados a uma célula de carga 3D. Uma série de ensaios foi conduzida, sob velocidade de escoamento crescente e decrescente. As vibrações dos cilindros flexíveis foram capturadas através de um sistema óptico subaquático, posicionado a jusante, que rastreava a posição de alvos constituídos por fitas refletivas afixadas ao longo do comprimento do cilindro. Clássicas técnicas de análise espectral, decomposição modal no domínio do tempo e a Transformada de Hilbert-Huang foram utilizadas de modo encadeado e recursivo com o fim de determinar as respostas de vibração, em amplitude e frequências dominantes, em função da velocidade reduzida. O ramo de resposta em altas velocidades reduzidas foirecuperado nos experimentos com os quatro cilindros. Análise comparativa sistemática permitiu concluir que o ramo de resposta em tela se deve ao lock-in de modos longitudinais, que são excitados em velocidades reduzidas tão mais altas quanto maior for a razão de frequências considerada. Empregando-se, então, os deslocamentos e velocidades modais medidos em formulação de Mineto (2013) [23], foi realizada estimativa de potência elétrica a ser extraída pelo emprego de finos filmes de material piezelétrico depositados sobre as lâminas enrijecedoras internas aos cilindros.
- Imprenta:
- Data da defesa: 23.03.2018
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ABNT
DEFENSOR FILHO, Wagner Antonio. Investigação experimental de vibrações induzidas por escoamento em cilindros flexíveis com rigidez ortotrópica. 2018. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-17072018-090602/. Acesso em: 18 abr. 2024. -
APA
Defensor Filho, W. A. (2018). Investigação experimental de vibrações induzidas por escoamento em cilindros flexíveis com rigidez ortotrópica (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-17072018-090602/ -
NLM
Defensor Filho WA. Investigação experimental de vibrações induzidas por escoamento em cilindros flexíveis com rigidez ortotrópica [Internet]. 2018 ;[citado 2024 abr. 18 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-17072018-090602/ -
Vancouver
Defensor Filho WA. Investigação experimental de vibrações induzidas por escoamento em cilindros flexíveis com rigidez ortotrópica [Internet]. 2018 ;[citado 2024 abr. 18 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-17072018-090602/
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