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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2002.tde-08022024-112702
Document
Author
Full name
Cassio Takeshi Yamamoto
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2002
Supervisor
Committee
Meneghini, Julio Romano (President)
Aranha, Jose Augusto Penteado
Morooka, Celso Kazuyuki
 
Title in Portuguese
Estudo do escoamento tridimensional ao redor de um agrupamento de cilindros lado a lado.
Keywords in Portuguese
Escoamento
Indústrias petroquímicas
Vórtices dos líquidos
Abstract in Portuguese
Neste trabalho é estudada a vibração induzida por vórtices em agrupamentos de cilindros flexíveis, os quais, denominados "risers", são utilizados na indústria do petróleo. Para tanto, aproximou-se o escoamento em um modo quase tridimensional. Construiu-se um modelo estrutural do "riser" em elementos finitos e simulou-se o escoamento por meio de faixas bidimensionais. O modelo hidrodinâmico utilizado para simular os escoamentos, a altos números de Reynolds, foi o Método dos Vórtices Discretos, na sua forma puramente Lagrangeana. Apresentam-se, além dos resultados com o agrupamento de "risers" - alguns inéditos até este estudo -, resultados das várias etapas que foram necessárias para compor essa investigação: simulações bidimensionais com cilindro que oscila livremente e com agrupamentos de cilindros. Destaca-se ainda, uma comparação de resultados obtidos com o modelo quase tridimensional com os resultados experimentais de um modelo composto por um cilindro engastado em uma das extremidades e livre na outra extremidade. Espera-se que este trabalho tenha fornecido um primeiro passo para a utilização direta da Dinâmica dos Fluidos Computacional como ferramenta de pesquisa aplicada, provendo resultados de interesse prático para os problemas encontrados na indústria petrolífera.
 
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Flow
Liquid vortices
Petrochemical industries
Abstract in English
This research project investigates the vortex-induced vibration in groups of flexible cylinders, named "risers", which are used in the offshore industry. In order to achieve this, the fluid flow is evaluated in a "quasi three-dimensional" fashion. A finite element structural model is employed and the flow is simulated through two-dimensional strips. The hydrodynamic model used to simulate the fluid flows, at high Reynolds number, is the Discrete Vortex Method in its Lagrangian form. It is presented, besides the results of group of risers - some of them a novelty until this study -, results of the many steps that were necessary to achieve our research objective: the study of two-dimensional flow with the cylinder free to oscillate and with groups of cylinders. A comparison of the results obtained with the "quasi-three-dimensional" model with the experimental results of a cantilever model, a beam fixed on the top end and free at the bottom end, receives a special attention. It is expected that this work has yielded the first step towards the direct utilization of Computational Fluids Dynamics as an applied research tool, giving results of practical interests to problems of the offshore industry.
 
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Publishing Date
2024-02-08
 
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