Autor: Bruno Galler Kubelka (Currículo Lattes)
Resumo
Assim como em grande parte das estruturas oceânicas, como plataformas, pontes, estações de geração de energia eólica, de correntes e de ondas, as estruturas de cultivo submerso conhecidas como linhas de suspenção, são compostas por elementos cilíndricos. O estudo da interação fluido estrutura de cilindros lisos e rugosos foi extensivamente desenvolvido durante décadas. Desta maneira, regimes do escoamento ao redor destes cilindros já estão bem estabelecidos. No entanto, quando tratamos de cilindros com furos, ou seja, permeáveis há pouca literatura existente. Neste caso a interação fluido estrutura não acontece apenas na interface, mas também no interior do domínio sólido. No presente estudo se utilizou ensaios experimentais e simulações computacionais para avaliar o comportamento destes cilindros perfurados em Números de Reynolds na ordem de 104 . Em um tanque de água se deslocou uma plataforma onde cilindros e instrumentos de monitoramento do comportamento do fluido e da estrutura foram fixados. Na simulação computacional o cilindro foi mantido fixo e se estabeleceu condições iniciais e de contorno no domínio numérico que simulavam no contorno de entrada um escoamento uniforme. O programa STAR-CCM+ resultou também em informações do comportamento do fluido e da estrutura. Experimentalmente observou-se uma redução na amplitude oscilação das forças hidrodinâmicas e também uma redução nos valores respectivos máximos com o aumento do parâmetro de permeabilidade. O coeficiente de arrasto numérico se mostrou mais coerente com a literatura pesquisada se comparado com o experimental. Em ambos os resultados, numérico e experimental, o coeficiente de sustentação de raiz média quadrática se mostrou coerente e sugeriu-se uma mitigação do fenômeno de VIV na presença de furos no cilindro. Outra observação interessante foi a mudança para mais a jusante da formação de vórtices no cilindro com perfurações.