Estudo sobre fenômenos hidroelásticos em travessas do pré-distribuidor de turbinas hidráulicas.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Sampaio, Ricardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Flow-induced vibration; Fluid-structure interaction; Hydraulic turbines; Interação fluido-estrutura; Stay vanes; Travessas do pré-distribuidor; Turbinas hidráulicas; Vibração induzida pelo escoamento
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-02092024-142415/

Esse estudo possibilitou a caracterização da resposta dinâmica das travessas vibrando em seu primeiro modo de flexão, quando excitadas por vórtices de von Kármán. Foi desenvolvido um modelo de cálculo 2D transiente, por meio de CFD, incorporando o efeito da interação fluido-estrutura, permitindo que o perfil se deslocasse perpendicularmente ao escoamento. Esse modelo, após calibrado com resultados de medições feitas em campo e em laboratório, possibilitou a avaliação de uma modificação geométrica efetiva para suprimir a excitação que levava as travessas à ressonância em seu primeiro modo de flexão. Ensaios conduzidos em campo após a modificação da travessa mostraram que os níveis de tensão foram reduzidos em aproximadamente 90% quando comparados aos medidos nas travessas com geometria inicial, eliminando a fonte de nucleação e propagação de trincas. Nesse último ensaio, também foi verificado que ao menos uma das travessas com geometria alterada passou a ser excitada em seu primeiro modo de torção. Essa situação não é única e existem outros estudos, citados nesta dissertação, nos quais houve o mesmo fato. Ou seja, foi caracterizada a vibração em modo flexional e, após proposta de correção, o modo torcional passou a ser excitado. Por conta desse resultado, ainda que os níveis de tensão associados não sejam críticos, surgiu também o interesse em estender o modelo numérico desenvolvido, considerando um domínio 3D, na tentativa de caracterizar a resposta da travessa em seu primeiro modo torcional e avaliar a eventual influência de outros efeitos hidroelásticos na resposta dinâmica dos perfis. Os modelos tridimensionais avaliados não reproduziram resultados adicionais aos obtidos pela análise bidimensional, que foi considerada satisfatória e suficiente para caracterizar o primeiro modo de flexão da travessa sujeita à vibração induzida por vórtices, inclusive reproduzindo o efeito da sincronização, típico deste tipo de excitação.