Efeitos de Interferência entre Dois Corpos Idênticos Alinhados com o Escoamento.

Abstract

As investigações da interação entre um par de cilindros alinhados em relação a uma corrente incidente são o ponto de partida para responder várias questões de interação fluido-estrutura em diferentes elementos estruturais cilíndricos encontrados nos projetos de engenharia naval, civil e mecânica. As interações entre o campo de vorticidades e este simples arranjo de dois cilindros ocorrem em regime não-permanente apresentando fenômenos bastante complexos de interferência. Estas estruturas, quando submetidas à passagem de uma corrente de água ou de vento, são susceptíveis ao fenômeno de Vibrações Induzidas pelo Escoamento (V.I.E.). Vibrações Induzidas por Vórtices (V.I.V.) é o exemplo mais comum de V.I.E., que acontece quando a frequência de emissão de vórtices se encontra sincronizada com a frequência de excitação da própria estrutura (em inglês este fenômeno é conhecido como lock-in). Por outro lado, as Vibrações por Interferência de Esteira (W.I.V.) encontradas em um cilindro à jusante de outro são excitadas pelas interações entre o campo de vorticidades à montante e o cilindro. O mecanismo de W.I.V. é sustentado por esta interação à medida que o cilindro à jusante oscila transversalmente à esteira. No presente trabalho utiliza-se um Método de Vórtices Discretos (M.V.D.) puramente Lagrangiano para a simulação numérica do escoamento bidimensional, incompressível e em regime não-permanente ao redor de um par de cilindros alinhados com um escoamento com número de Reynolds alto. As características do escoamento ao redor do par de cilindros imóveis mostram um salto descontínuo nos valores do coeficiente de arrasto e do número de Strouhal para determinado espaçamento crítico entre os centros dos corpos. A descontinuidade é atribuída a um regime bi-estável do escoamento. Os estudos do escoamento ao redor de um cilindro oscilando forçadamente à jusante de outro fixo indicam que o mecanismo de W.I.V. não é um fenômeno puro de ressonância.