Dinâmica de tubos extensíveis com escoamento interno: uma abordagem via Mecânica Analítica

Resumo

O comportamento dinâmico induzido pelo escoamento interno em tubos flexíveis é um problema essencial de interação fluido-estrutura. Caracteriza um sistema aberto, em que as formulações da Mecânica devem incluir termos associados ao transporte material para que seja feita uma modelagem matemática precisa. Em seu mestrado, o proponentetrabalhou com modelos não-lineares bidimensionais de tubos extensíveis com escoamento interno, nos quais as condições fundamentais de conservação de massa são respeitadas. Foi possível demonstrar, de forma inédita, a influência do termo de fluxo de energia cinética na dinâmica do tubo, que era identicamente nulo em formulações inextensíveissob a hipótese de escoamento em pistão (plug flow). Além disso, um conjunto de modelos foi derivado por meio da Metodologia Modular de Modelagem, que permite simplificar algebricamente a dedução de equações de movimento. A presente pesquisa propõe estender os modelos extensíveis para três dimensões, a incorporação de regimes de aspiração e a consideração de efeitos complementares associados ao escoamento externo. A modelagem também será balizada por resultados experimentais obtidos pela equipe do Laboratório de Mecânica Offshore. Visa-se a elaboração de um estudo paramétrico sobre a influência da extensibilidade, possibilitando indentificar cenários em que essa hipótese afeta significativamente a dinâmica do sistema. Ademais ao desenvolvimento teórico-conceitual original, tais modelos possibilitam o avanço de estudos na área de exploração de petróleo offshore, na dinâmica global de Seawater Intake Risers e na simulação de mangueiras de escavação de cavernas de sal, utilizando da forte instabilidade em regimes de ejeção.