APLICAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS NO ESTUDO DE VIBRAÇÕES INDUZIDAS PELA EMISSÃO DE VÓRTICES

Abstract

O presente estudo investiga um conjunto de resultados experimentais e a aplicabilidade de diversos modelos Matemáticos para a Vibração Induzida por Vórtices (VIV). Os modelos analisados incluem os propostos por Ogink e Metrikine (2010), Fortaleza (2011) e Srinivasan et al. (2018). O objetivo deste trabalho é avaliar os resultados obtidos por meio de um aparato experimental específico, bem como a representatividade dos modelos em descrever o fenômeno de VIV. Além disso, visa-se obter resultados de simulações numéricas utilizando os modelos para posterior comparação com os dados experimentais. Para realizar as simulações numéricas dos três modelos, foi desenvolvida uma rotina em MatLab® capaz de resolver numericamente as equações diferenciais ordinárias que os compõem. Ademais, para discutir a aplicabilidade dos modelos estudados, é realizada uma análise abrangente da fenomenologia de VIV, seguida pela comparação dos resultados experimentais com os resultados das simulações. As curvas de amplitude de resposta em função da velocidade reduzida destacam-se como a principal contribuição deste estudo, descrevendo a interação fluido-estrutura do cilindro e do escoamento de fluido por meio dos modelos Matemáticos representados por osciladores não-lineares. Os resultados principais deste estudo indicam que os sistemas baseados em VIV são influenciados principalmente pelos parâmetros de razão de massa, amortecimento e diâmetro do cilindro. Além disso, observa-se que o estudo de modelos Matemáticos para VIV está surgindo como uma área de intenso desenvolvimento científico.