Navegando por Autor "Gonçalves, Rafael Almeida"

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Análise numérica da interação entre escoamentos a baixos números de reynolds e cilindros apoiados em base elástica
(2013) Gonçalves, Rafael Almeida; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas
Neste trabalho são apresentadas análises numéricas do fenômeno de Vibração Induzida por Vórtices (VIV) que ocorrem na interação entre escoamentos uniformes e cilindros apoiados em base elástica a baixos números de Reynolds. As simulações são realizadas através do modelo numérico Ifeinco, que usa o método semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos para discretizar as equações de Navier-Stokes e uma formulação Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE). O movimento de corpo rígido do cilindro é descrito pelo uso do método de Newmark. Primeiramente, foram realizadas análises de convergência em relação ao tamanho do domínio computacional, adotando- se um tamanho de 100D (onde D é o diâmetro do cilindro). Após, é analisado o comportamento do escoamento para o cilindro fixo na faixa de número de Reynolds entre 90 e 140, onde é estudada a formação de vórtices e analisada a distribuição de pressão e tensão na superfície do cilindro, o ângulo de separação, as forças de arrasto e de sustentação e o número de Strouhal. Em todos os casos, os resultados obtidos pelo Ifeinco ficaram muito próximos aos obtidos experimentalmente e numericamente por outros autores. As diferenças observadas nas comparações de números de Strouhal, forças de arrasto e sustentação foram respectivamente de 0,16%, 0,32% e 0,51%. Posteriormente é realizada a análise do cilindro apoiado em base elástica (com uma mola e um amortecedor) na direção transversal ao escoamento para os mesmos Reynolds já mencionados. São estudados os campos de pressão e velocidade ao redor do cilindro, as forças de sustentação e arrasto e as amplitudes e frequências de vibração. Foram analisadas a amplitude e a frequência de vibração na zona de ressonância ou de sincronização (lock-in), comparando-se os resultados obtidos com os de outros autores. Observaram-se comportamentos muito semelhantes entre os resultados obtidos pelo Ifeinco e os experimentais e numéricos.
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Análise numérica da interação entre escoamentos a baixos números de Reynolds e cilindros apoiados em base elástica
(2012) Gonçalves, Rafael Almeida; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Didier, Eric Lionel
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.
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Numerical simulations of low reynolds number flows past elastically mounted cylinder
(2012) Gonçalves, Rafael Almeida; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Didier, Eric Lionel
The vortex-induced vibration (VIV) phenomenon has drawn the attention of researchers in Engineering for several decades. An example is the riser used for petroleum exploration, in which it is subjected to marine flows that may cause oscillations due to vortex shedding. In this paper, numerical analyses of the phenomena that occur in the interaction among flows at low Reynolds numbers and elastically mounted cylinders are presented. The simulation is carried out by using the numerical model Ifeinco that uses a semi-implicit two-step Taylor-Galerkin method to discretize the Navier-Stokes equations and the arbitrary Lagrangean-Eulerian formulation to follow the cylinder motion. The rigid body motion description is calculated by using the Newmark method. Firstly, the characteristics of the vortex generation process for the fixed cylinder are analyzed. In this case, the Strouhal number, the mean drag and the RMS lift coefficients for Reynolds numbers ranging from 90 to 140 are shown. Afterwards, an analysis of a flexible supported cylinder (with a spring and a damper) in transverse direction subject to flows with Reynolds numbers ranging from 90 to 140 is carried out. The cylinder displacement and the vibration frequencies are studied; the synchronization between the vortex shedding and the vibration frequency (lock-in) is analyzed. Similar results to the experimental ones developed by Anagnostopoulos and Bearman (1992) were obtained in this study.