Estudos numéricos de supressores passivos rotativos para problemas de instabilidade paramétrica e de vibrações induzidas pela emissão de vórtices

Resumo

Em engenharia oceânica, são bastante comuns problemas de oscilação de estruturas esbeltas como \emph{risers} ou tendões de plataformas do tipo TLP. Em particular, duas classes de vibrações são bastante interessantes, a saber: fenômenos de instabilidade paramétrica e vibrações induzidas pela emissão de vórtices.O fenômeno de excitação paramétrica ocorre na classe de estruturas mencionadas devido à variação temporal da força de tração causada pelo movimento vertical das unidades flutuantes. Dependendo da amplitude de variação da tração e de sua frequência, as estruturas iniciam movimentos laterais oscilatórios.As vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV) consitem em um fenômeno de interação fluido-estrutura que possui um caráter importante na dinâmica de risers. Embora amplitudes de oscilação sejam da ordem de um diâmetro estrutura, seu caráter auto-excitado pode levar à redução da vida útil de estruturas como \emph{risers} por questões relacionadas à fadiga estrutural. Usualmente, as fenômenos dinâmicos aqui apresentados são indesejáveis. Desta forma, diversos esforços de pesquisa têm sido direcionados para proposição de soluções que diminuam as amplitudes de oscilação. Dentre estas soluções, existe uma classe de supressores passivos denominados NES (\emph{Nonlinear Energy Sink}) e que consistem em hastes rígidas articuladas junto ao eixo da estrutural principal e com uma massa em sua outra extremidade.O objetivo deste projeto de pesquisa é o estudo numérico da influência que os parâmetros deste tipo de supressor apresentam na diminuição das amplitudes de vibração para os problemas de instabilidade paramétrica e VIV. As equações de movimento dos modelos de ordem reduzidas serão integradas numericamente. O fenômeno de VIV será aqui tratado com base no problema de cilindros rígidos montados em apoio elástico com um e dois graus de liberdade. Os esforços hidrodinâmicos relacionados a este fenômeno serão considerados por meio de modelos fenomenológicos.Ao término deste projeto, espera-se a obtenção de curvas e tabelas mostrando como a amplitude de oscilação é modificada como função dos parâmetros que caracterizam o supressor passivo para diversas condições de excitação. (AU)