Influência da presença de um contorno plano no comportamento do escoamento em torno de um cilindro circular rígido

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Nicolait, Edson
• Orientador(a): Camaño Schettini, Edith Beatriz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Tubulação; Cilindros; Túnel de vento; Escoamento de fluidos
• Palavras-chave em Inglês: Circular cylinder; Wake-plate interaction; Pressure field; Wind tunnel; Drag
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/248277

Os tubos de seção circular são utilizados desde a antiguidade para atender as mais variadas demandas das civilizações. A preferência na sua escolha reside certamente na observação da natureza, onde ela é abundante e eficiente. Na engenharia moderna o seu emprego é generalizado, principalmente na condução dos mais variados tipos de fluidos, tais como água potável, óleos e efluentes de esgoto. As tubulações que são posicionadas próximas ao leito de corpos d’água são submetidas ao escoamento externo, o que pode alterar os campos de pressão e de velocidade do escoamento em sua vizinhança, podendo causar uma série de danos a essas tubulações. Os efeitos do escoamento de um fluido no entorno de um tubo de seção circular são conhecidos na engenharia há mais de um século, porém os efeitos advindos da proximidade de um contorno plano só começaram a ser esclarecidos por volta dos anos de 1970. Desde então, o modelo idealizado de um cilindro próximo a uma placa plana e submetido ao escoamento gerado no interior de um túnel de ensaio tornou-se usual para o estudo desse tipo de escoamento. Das primeiras pesquisas com esse arranjo experimental, sabe-se que, além do número de Reynolds, a distância entre a placa e o cilindro e a espessura da camada limite do escoamento incidente têm um papel fundamental no comportamento dos fenômenos físicos advindos desse escoamento alterado. O presente trabalho teve como objetivo principal estudar os campos de pressão e de velocidade do escoamento ora citado. Para alcançar esse objetivo, foi empreendido um programa experimental no túnel de vento do Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) da UFRGS. Nos ensaios foram investigados alguns dos principais fenômenos físicos gerados pelo escoamento, tais como o desprendimento alternado de vórtices (marcado pela frequência do desprendimento e pelo número de Strouhal) e as pressões externas médias (a partir das quais se determinam os coeficientes de arrasto e de sustentação) atuantes no cilindro. A análise desses fenômenos aumentou o acervo de informações acerca da influência que a proximidade da placa tem em relação ao desaparecimento do desprendimento alternado de vórtices na esteira do cilindro, da manutenção do valor do número de Strouhal e do comportamento do coeficiente de arrasto antes e imediatamente após a sua queda pronunciada devido à diminuição da distância entre a placa e o cilindro a partir de uma distância crítica.