Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/352844
Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Vibração induzida por vórtices em risers através da mecânica de fluidos computacional
Title Alternative: Vortex-induced vibration in risers through computational fluid dynamics
Author: Kiryu, Paulo Oliveira, 1989-
Advisor: Morooka, Celso Kazuyuki, 1958-
Abstract: Resumo: Um escoamento com perfil uniforme é considerado em volta de um cilindro isolado e dois arranjados em tandem. Os cilindros possuem secção transversal circular e baixa razão de massa (m*) e serão montados como um sistema massa-mola-amortecedor e estarão livres para se moverem em dois graus de liberdade, mas também há simulações com um cilindro forçado a vibrar apenas na direção transversal (cross-flow). Com um software comercial, simulações bidimensionais através da Mecânica de Fluidos Computacional (CFD) são feitas na presente pesquisa para estudar o fenômeno da vibração induzida por vórtices (VIV) para altos números de Reynolds (20000 <ou = Re<ou = a 668000) e diferentes velocidades reduzidas (0,5 < Ur < 6). Nos cilindros, os coeficientes de forças hidrodinâmicas e deslocamentos são investigados. Inicialmente, uma análise é feita para cilindros estacionários e os resultados são comparados com a literatura para verificar o modelo computacional desenvolvido para as simulações. Uma boa concordância com a literatura foi encontrada para coeficientes de força dos casos de cilindros estacionários em 20000 menor ou iual a Re menor ou igual a 668000, e para movimentos de um único cilindro em 0,5 < Ur < 4,5. Para cilindros em tandem, o modelo CFD desenvolvido pareceu promissor, o que encoraja mais investigações e possibilidade de aplicação em ambientes offshore. Uma nova ferramenta de construção de malha incluída no software, o método de malhas sobrepostas (Quimera ou Overset grid), também é testada, porém apenas para vibração transversal e forçada. As simulações usando essa nova ferramenta mostraram-se muito promissoras na aplicação de VIV em risers uma vez que a simulação dos movimentos em uma malha sobreposta levou, aproximadamente, metade do tempo de cálculo para a simulação do mesmo caso usando a malha dinâmica tradicional (ALE com remalhamento). Além disso, a malha sobreposta resultou em menos problemas de convergência
Abstract :A flow with a uniform profile is considered over one isolated cylinder and two cylinders arranged in tandem. The cylinders have a circular cross-section and low mass ratio (m*) and will be mounted as a mass-spring-damper system and will be free to move in two degrees of freedom, but there are also simulations with one cylinder forced to vibrate only in the crossflow direction. With commercial software, two-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are made in the present research to study the phenomenon of vortex-induced vibration (VIV) for high Reynolds numbers (20000 < ou = Re < or = 668000) and different reduced velocities (0,5 < Ur < 6). In cylinders, the coefficients of hydrodynamic forces and displacements are investigated. Initially, an analysis is made for stationary cylinders and the results are compared with the literature to verify the computational model developed for the simulations. Good agreement with the literature was found for force coefficients of stationary cylinder cases at 20000 < or = Re < or = 668000 and for single cylinder movements at 0,5 < Ur < 4,5. For tandem cylinders, the CFD model developed looked promising, which encourages further investigation and the possibility of application in offshore environments. A new mesh building tool included in the software, the Overset grid method (Chimera), is also tested, but only for transverse and forced vibration. Simulations using this tool showed a very promising application of VIV in risers since the simulation of movements in an overset grid took approximately half of the calculation time to simulate the same case using the traditional dynamic grid (ALE with remeshing), and the overset grid resulted in fewer convergence problems
Subject: Fluidodinâmica computacional
Estruturas marítimas - Hidrodinâmica
Vibração
Vórtices
Engenharia do petróleo
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: KIRYU, Paulo Oliveira. Vibração induzida por vórtices em risers através da mecânica de fluidos computacional . 2020. 1 recurso online ( 77 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica , Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Kiryu_PauloOliveira_M.pdf2.21 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.