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Tipo de Mídia:
Texto
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Formato:
.pdf
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Tamanho:
4.92
MB
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Título: |
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Estudo de vibrações induzidas por vórtices em estruturas cilíndricas submetidas a escoamento permanente |
Autor: |
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Andre Loeblein Kaercher
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Categoria: |
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Teses e Dissertações |
Idioma: |
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Português |
Instituição:/Parceiro |
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[cp] Programas de Pós-graduação da CAPES
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Instituição:/Programa |
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UFRGS/RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO AMBIENTAL |
Área Conhecimento |
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ENGENHARIA CIVIL |
Nível |
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Mestrado
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Ano da Tese |
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2007 |
Acessos: |
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884 |
Resumo |
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A ocorrência de vibrações induzidas pelo escoamento em estruturas hidráulicas é um fenômeno altamente indesejável; pois pode causar uma série de problemas de funcionamento; manutenção e em alguns casos pode ocasionar até mesmo o colapso da estrutura em questão. Apesar disso; esse aspecto ainda é considerado como um elemento secundário de projeto.
O estudo numérico desse fenômeno ainda é extremamente complexo; fazendo-se necessário o uso de modelos em escala reduzida das estruturas reais para a estimativa do comportamento dinâmico dessas estruturas. A modelagem do comportamento dinâmico de estruturas submetidas ao escoamento de água é denominada de modelagem hidroelástica.
Para a aplicação correta da modelagem hidroelástica é fundamental um entendimento profundo sobre os aspectos básicos dos fenômenos hidráulicos e mecânicos atuantes na estrutura.
O presente trabalho concentrou-se na investigação experimental de alguns aspectos básicos do fenômeno de vibrações induzidas por vórtices em estruturas cilíndricas; com o objetivo de ampliar a base de conhecimento existente sobre esse fenômeno e; dessa forma; contribuir para o aperfeiçoamento das técnicas de modelagem hidroelástica. Vale ressaltar que existem outros mecanismos de instabilidade causadores de vibrações; além do desprendimento de vórtices; que não foram abordados nesta dissertação.
Os aspectos básicos abordados neste trabalho foram os seguintes:
Razão de Aspecto L/D razão entre o comprimento do cilindro exposto ao escoamento e seu diâmetro;
Parâmetro de massa-amortecimento (m*+CA)z parâmetro adimensional formado pelo produto entre a massa da estrutura e seu amortecimento z.
Para a investigação experimental foram ensaiados cilindros rígidos elasticamente montados e pivotados na base; submetidos ao escoamento permanente de água em canal aberto; com dois graus de liberdade para oscilar. Apesar da liberdade para oscilar em duas direções; o presente trabalho concentrou-se apenas nas vibrações transversais à direção do escoamento. Os cilindros empregados possuem diferentes diâmetros; diferentes massas e dois tipos de molas para a fixação elástica. A variação desses parâmetros resultou em comportamentos oscilatórios diferentes; caracterizados através da medição das acelerações no topo do cilindro; que posteriormente foram convertidos em valores de deslocamento no topo do cilindro.
O comportamento oscilatório dos cilindros foi descrito através de curvas de amplitudes adimensionais A/D; ou seja; amplitude de oscilação dividida pelo diâmetro do cilindro; e curvas de freqüência adimensional fd/fna; ou seja; freqüência de oscilação dominante (fd) dividida pela freqüência natural da estrutura na água (fna).
Como principais resultados dessa investigação experimental pode-se ressaltar os seguintes pontos:
O parâmetro (m*+CA)z não influencia de maneira significativa o comportamento oscilatório do sistema em termos de freqüência adimensional (fd/fna);
Demonstrou-se a influência da razão de aspecto sobre as amplitudes máximas de oscilação; em conjunto com o uso do parâmetro (m*+CA)z. As amplitudes máximas de oscilação sofreram redução com o aumento da razão de aspecto dos cilindros; para valores de L/D entre 6 e 20. O comportamento das amplitudes máximas de oscilação com relação ao parâmetro (m*+CA)z apresentou um comportamento mais complexo; dependendo da razão de aspecto ensaiada;
Alguns ensaios colocam em dúvida a validade do uso do parâmetro (m*+CA)z para representar de forma combinada as variações do amortecimento estrutural e razão de massa; pelo menos para a configuração experimental adotada e valores de (m*+CA)z < 0;074 |
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