Modelagem do fenômeno de flutter pela CFD de perfis retangulares com diferentes razões de aspecto

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Fronczak, Juliema
• Orientador(a): Hallak, Patrícia Habib
• Banca de defesa: Barbosa, Flávio de Souza , Elias, Renato Nascimento
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC)
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Instabilidade aerodinâmica; Dinâmica dos fluidos computacional; Coeficientes de flutter; Seções retangulares; Aerodynamic instability; Computational fluid dynamics; Flutter derivatives; Rectangular cylinder
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15423

Algumas estruturas flexíveis tendem a apresentar vibrações causadas pela interação com o vento. Estes eventos são denominados fenômenos aeroelásticos e causam desconforto aos usuários podendo chegar ao colapso estrutural. Dos principais fenômenos aeroelásticos observados, citam-se o flutter, que é caracterizado por vibrações divergentes associadas ao acoplamento dos modos de flexão vertical e torção. Dentre as ferramentas disponíveis para o estudo destes fenômenos, tem-se a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFDComputational Fluid Dynamic), que utiliza conceitos inerentes aos métodos discretos para a solução de equações diferenciais associadas ao movimento do corpo e do fluido. Esta pesquisa tem por finalidade investir nesta vertente computacional para aplicar os conhecimentos a casos reais de estruturas. Propõe-se uma metodologia acoplada entre os sistemas dinâmico estrutural e o meio fluido, por meio de simplificações do modelo físico real. Dessa forma, emprega-se a metodologia que se baseia na formulação proposta por Scanlan e Tomko (1971), que atribui a linearidade entre as leis de movimento e as funções de força, de tal modo que, haja uma sobreposição nos espaços de frequência e graus de liberdade. Neste contexto, a primeira análise para um caso estático, consiste na obtenção dos coeficientes aerodinâmicos de arrasto, sustentação e momento, para retângulos com diferentes razões de aspectos. Na segunda análise, foram obtidas os coeficientes de flutter, impondo-se aos corpos vibrações forçadas nas frequências de interesse e avaliando-se as amplitudes das forças aerodinâmicas associadas a esses movimentos. As análises foram realizadas para seções bidimensionais retangulares, para diferentes razões de aspecto e diferentes modelos de turbulência foram adotados, tais como: k-, k- e k- . As equações incompressíveis de Navier-Stokes foram resolvidas através de um modelo numérico proposto e realizadas através do código fonte aberto OpenFOAM. Por fim, a terceira análise baseou-se na estimativa da velocidade crítica de flutter. Para a validação da pesquisa, os resultados foram comparados com os dados numéricos e experimentais presentes na literatura, obtendo-se resultados satisfatórios.