Vortex-Induced Vibrations Model With 2 Degrees of Freedom of Rigid Cylinders Near A Fixed Wall Based On Wake Oscillator
Quando uma estrutura em alto-mar é instalada próxima a uma fronteira, como o berço do mar, os vórtices desprendidos na região inferior dessa estrutura podem não ser completamente desenvolvidos, afetando o movimento dessa estrutura. No presente trabalho, um novo modelo de oscilador de fluido para prever as Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV) de um cilindro rígido com dois graus de liberdade inicionalmente colocado próximo a uma parede fixa é proposto. Para modelar os efeitos da parede fixa no movimento do cilindro, dois coeficientes empíricos, β e η, são acoplados à equação do oscilador de fluido. Foram simuladas razões de espaçamentos, definidas como as razões entre a distância do cilindro à parede fixa, e, e o diâmetro do cilindro, D, de 0.75 até 2 em um cilindro exposto a um fluxo de fluido. Os coeficientes empíricos foram calibrados utilizando-se dados experimentais. Após a calibração, utilizando-se regressão polinomial, as equações para se calcular cada um dos coeficientes empíricos em função da razão de espaçamento foram geradas. Os resultados de amplitude transversal reduzida e coeficiente de arrasto médio para cada razão de espaçamento são apresentados em função da velocidade reduzida e mostram-se estar em boa conformidade com os dados experimentais.
Vortex-Induced Vibrations Model With 2 Degrees of Freedom of Rigid Cylinders Near A Fixed Wall Based On Wake Oscillator
-
DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.5902121076
-
Palavras-chave: Vibrações Induzidas Por Vórtices. Oscilador De Esteira. Interação Fluido-Estrutura. Vibrações Com Dois Graus de Liberdade.
-
Keywords: Vortex-Induced Vibrations. Wake Oscillator. Fluid-Structure Interaction. Two Degrees of Freedom Vibrations.
-
Abstract:
When an offshore structure is placed near a boundary, such as the seabed, the vortex shedding from the downstream side of this structure may be not fully developed, affecting the motion of the structure. In the present work, a new wake oscillator model to predict Vortex-Induced Vibrations (VIV) of a rigid cylinder with 2 Degrees of Freedom (2-DOF) initially placed near a fixed wall is proposed. To account for the effects of the fixed wall on the motion of the cylinder, two empirical coefficients, β and η, are coupled to the wake oscillator equation. Gap ratios, defined as the ratio between the distance of the fixed wall to the cylinder, e, and the diameter of the cylinder, D, varying from 0.75 to 2 were simulated on a cylinder exposed to a fluid flow. The empirical coefficients were calibrated using experimental data. After the calibration, using polynomial regression, the equations to calculate each empirical coefficient as function of the gap ratio were generated. The results of cross-flow reduced amplitude and mean drag coefficient for each gap ratio are presented in function of the reduced velocity and shows to be in good agreement with experimental data.
-
Número de páginas: 12
- Juan Pablo Julca Avila
- Rafael Feher
