Simulações numéricas bidimensionais do escoamento ao redor de geometrias elementares com vista ao estudo de instabilidade dinâmica em pontes

• Processo: 16/14144-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2017
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Guilherme Rosa Franzini
• Beneficiário: Rafael Koji Nagano
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Engenharia de estruturas e fundações Interação fluido-estrutura Escoamento Instabilidade Aerodinâmica Simulação numérica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica de Fluidos Computacional | instabilidade dinâmica | interação fluido-estrutura | simulações numéricas bidimensionais | Interação fluido-estrutura

Resumo

Fenômenos de interação fluido-estrutura são de grande importância para diversas áreas da engenharia. Usualmente, tais fenômenos podem levar a comportamentos oscilatórios da estrutura, causando até mesmo a ruína da estrutura. Existem modelos matemáticos para a previsão da velocidade crítica de escoamento a partir do qual as vibrações têm início. Estes modelos são baseados nas equações de movimento representativas da estrutura, excitadas pelos esforços provenientes da ação do fluido. Os esforços provenientes do fluido são definidos por meio de coeficientes de força e de momento, que dependem da forma com que a correnteza incide sobre a estrutura. Considerando a estrutura como elementos prismáticos e com o escoamento incidindo no mesmo plano da seção transversal, os coeficientes aerodinâmicos são funções do ângulo de ataque, isto é, o ângulo formado pela direção da correnteza incidente e um eixo característico da seção transversal. A determinação dos coeficientes aerodinâmicos como funções do ângulo de ataque pode ser feita por meio de experimentos ou por meio de simulações numéricas. É sobre a segunda abordagem que este projeto de pesquisa pretende lançar foco. O objetivo do projeto de pesquisa aqui descrito é a determinação dos coeficientes aerodinâmicos de perfis típicos de pontes por meio de simulações numéricas para posterior determinação da velocidade crítica de vento necessária para dar origem à oscilações auto-excitadas de uma particular geometria de ponte. Antes da investigação do perfil de ponte, uma série de simulações com geometrias simplificadas será feita e os resultados serão comparados com dados existentes na literatura. Tais simulações iniciais serão importantes para ganho de conhecimento acerca da metodologia numérica e do software a ser utilizado para tais simulações.