Novos estudos numéricos em supressão passiva de vibrações induzidas pelo escoamento

Resumo

Vibrações induzidas pelo escoamento (VIE) são bastante comuns em diversas aplicações tecnológicas de engenharia e envolvem a existência de oscilações auto-excitadas que podem ser de grande impacto na vida útil dos sistemas. Assim, é de interesse tecnológico o desenvolvimento de soluções que mitiguem essas vibrações. Dentre as técnicas de supressão de vibrações, este projeto foca naquela denominada passiva. A supressão passiva é aquela onde não há gasto de energia para a mitigação de vibrações, bastando anexar à estrutura a ser controlada uma sub-estrutura. Em particular, foco será dado aos supressores caracterizados por uma dinâmica essencialmente não-linear denominados absorvedores não-lineares de vibração (NVA) do tipo rotativo. Os supressores rotativos aqui investigados são definidos como uma haste dotada de uma massa na extremidade livre conectada à estrutura principal por meio de um amortecedor linear. A haste pode ser rígida (dando origem ao RNVA) ou dotada de uma certa rigidez axial (ERNVA). Dois fenômenos de VIE serão estudados, a saber, as vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV) em cilindros rígidos montados em apoio elástico e as vibrações induzidas pelo escoamento interno em um tubo ejetando fluido. Para esses dois fenômenos de VIE, serão conduzidos estudos numéricos que mostram a eficiência do dispositivo supressor como funções dos parâmetros que o definem. Tendo em vista que a supressão passiva do VIV por meio de um RNVA já foi objeto de um auxílio à pesquisa apoiado anteriormente pela FAPESP, a supressão passiva desse fenômeno será investigada considerando apenas o dispositivo do tipo ERNVA. Os carregamentos decorrentes da interação fluido-estrutura serão considerados por meio de modelos fenomenológicos. Já para o fenômeno de vibrações induzidas pelo escoamento interno, a proposta foca no estudo do dispositivo RNVA. Todas as equações de movimento serão deduzidas por meio da aplicação do princípio estendido de Hamilton. Ao final do projeto de pesquisa, serão obtidos simuladores numéricos, além de gráficos e tabelas mostrando como a eficiência dos supressores varia segundo os seus parâmetros para os dois fenômenos de VIE em tela. Como mostra a revisão bibliográfica, este projeto contém diversos aspectos de avanço no estado-da-arte no tema. (AU)