Improvements in the numerical modeling of turbulence and fluid-structure interaction for the vortex-induced vibrations of a rigid cylinder (2015)
- Authors:
- Autor USP: ROSETTI, GUILHERME FEITOSA - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PNV
- Subjects: TURBULÊNCIA (MODELOS); INTERAÇÃO FLUIDO-ESTRUTURA; DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese apresenta o desenvolvimento e aplicação de modelos de turbulência, transição laminar-turbulenta e de interações fluido-estrutura ao escoamento externo em cilindro rígido estacionário e em vibrações induzidas por vórtices. Tais desenvolvimentos foram realizados no código ReFRESCO, baseado em técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Realizou-se um estudo quanto ao desempenho do modelo k-ω SST em extensa faixa de números de Reynolds, segundo o qual se identificaram as deficiências de modelagem para este escoamento. A modelagem adaptativa às escalas (SAS) e o modelo de transição por correlações locais (LCTM), ambos combinados ao SST, melhoraram a aderência aos resultados experimentais para este escoamento, em uma contribuição original deste trabalho. A aplicação de técnicas de verificação e validação possibilitou a estimação de incertezas e erros para os modelos e números de Reynolds e também é identificada como outra contribuição deste trabalho. A combinação da modelagem em SST, SAS e LCTM com movimentos impostos é realizada para números de Reynolds moderados, diferentes frequências e amplitudes de vibração, algo que poucas publicações abordam em detalhes. Com relação aos movimentos livres, este trabalho traz contribuições com a aplicação dos modelos SST e SAS ao estudo de vibrações induzidas por vórtices em dois graus de liberdade, baixa razão de massa e números de Reynolds moderados, mais altos do que normalmente observados na literatura. Por fim, a investigação da importância relativa de efeitos da turbulência aos casos de movimentos livres e impostos, com relação ao caso de cilindro estacionário, comprovou a conjetura formulada na parte inicial deste trabalho, no que tange à escolha do modelo de turbulência em determinadas aplicações.Tal escolha mostrou-se menos decisiva no caso do cilindro em movimento imposto e ainda menos nos movimentos livres, em comparação ao caso estacionário, uma vez que a resposta em movimentos do corpo filtra grande parte dos efeitos turbulentos de ordem superior. Esta observação mostra-se relevante, uma vez que pode permitir simplificações na modelagem e aplicação de ferramentas de CFD em uma classe importante de projetos de engenharia.
- Imprenta:
- Data da defesa: 18.06.2015
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ABNT
ROSETTI, Guilherme Feitosa. Improvements in the numerical modeling of turbulence and fluid-structure interaction for the vortex-induced vibrations of a rigid cylinder. 2015. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-11072016-085040/. Acesso em: 23 abr. 2024. -
APA
Rosetti, G. F. (2015). Improvements in the numerical modeling of turbulence and fluid-structure interaction for the vortex-induced vibrations of a rigid cylinder (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-11072016-085040/ -
NLM
Rosetti GF. Improvements in the numerical modeling of turbulence and fluid-structure interaction for the vortex-induced vibrations of a rigid cylinder [Internet]. 2015 ;[citado 2024 abr. 23 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-11072016-085040/ -
Vancouver
Rosetti GF. Improvements in the numerical modeling of turbulence and fluid-structure interaction for the vortex-induced vibrations of a rigid cylinder [Internet]. 2015 ;[citado 2024 abr. 23 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-11072016-085040/ - On the effects on turbulence modeling on the fluid-structure interaction of a rigid cylinder
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