Interação fluido-estrutura em cilindros utilizando dinâmica dos fluidos computacional / Fluid Structure interaction over cylinders with computational fluid dynamics

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um código para o modelo estrutural que pudesse ser acoplado ao código para cálculo de escoamento tridimensional, com modelo físico virtual, desenvolvido no Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos (LTCM) (denominado Fluids3D), permitindo a simulação numérica e a análise da interação fluido estrutura sobre geometrias deformáveis tridimensionais. Foram desenvolvidas quatro versões do código para a solução estrutural: a primeira utiliza o método de diferenças finitas para a discretização do termo espacial da equação de viga de Euler-Bernoulli e o método de Runge-Kutta de quarta ordem para a resolução do termo temporal e as demais utilizam o método de elementos finitos para a discretização estrutural e o método de integração direta de Newmark-Beta para a resolução temporal. Na segunda e terceira versões foram utilizados elementos de viga com, respectivamente, três e seis graus de liberdade por nó. Na quarta, as matrizes globais utilizadas são montadas com base nas matrizes elementares fornecidas por código comercial. O interesse inicial foi na análise de escoamentos em risers de exploração de petróleo e toda a dissertação foi desenvolvida com este foco. Contudo, a interação fluido estrutura é um campo com diversas áreas de aplicação e, com a perspectiva de que esta linha de pesquisa tenha prosperidade no LTCM, buscou-se desenvolver um código estrutural que possibilite trabalhar com outras geometrias além da cilíndrica, encontrada em risers. Os resultados preliminares são bastante animadores, pois as simulações acopladas têm convergido e apresentado resultados consistentes. Com o gradual aumento da capacidade computacional disponível no LTCM espera-se que a simulação de risers com grandes razões de aspecto seja, em pouco tempo, possível de ser executada.

ASSUNTO(S)

dinâmica dos fluidos computacional fluid-structure interaction interação fluido-estrutura engenharia mecanica risers risers dinâmica dos fluidos computational fluid dynamics

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