Formação de Vórtices em um Corpo que Oscila na mesma Direção do Escoamento Incidente.

Abstract

O objetivo deste trabalho consiste no estudo do escoamento bidimensional ao redor de um cilindro circular estacionário ou oscilando forçadamente na mesma direção deste escoamento através de simulações numéricas utilizando o Método de Vórtices Discretos. Este assunto é de grande interesse no meio tecnológico, uma vez que o entendimento da formação e desprendimento de vórtices (vortex shedding) a partir de um simples cilindro oscilando forçadamente apresenta fenômenos tão complexos quanto aqueles que se manifestam nas geometrias mais complicadas. O escoamento não-permanente que se desenvolve a jusante do corpo induzirá flutuações nas forças de arrasto e de sustentação, o que pode fazer a estrutura vibrar, se houver sincronização com uma das frequências naturais do corpo; este fenômeno é conhecido como Vibração Induzida por Vórtices (V.I.V.). A movimentação do corpo por uma força externa causa um fenômeno chamado de Atrelagem Síncrona, conhecido como Lock-in Phenomenon. Esse fenômeno caracteriza-se pela sincronia entre o movimento do corpo e a frequência de desprendimento de vórtices a partir da sua superfície. V.I.V. de um cilindro circular tem recebido muita atenção dos pesquisadores devido a sua relevância para o desenvolvimento de tecnologias em estruturas marinhas e em trocadores de calor, caracterizando-se como um problema típico de interação fluido-estrutura. A literatura está plena de resultados para cilindro circular oscilando na direção transversal ao escoamento incidente e há poucos resultados disponíveis para oscilações do cilindro circular na mesma direção deste escoamento. Os resultados deste trabalho têm como finalidade esclarecer questões referentes aos modos de sincronização e de competição durante a formação de vórtices, quando um cilindro oscila in-line em escoamentos com alto número de Reynolds.