O presente texto traz resultados originais provindos de uma inovadora campanha de testes hidrodinâmicos, com três modelos experimentais baseados em conceito fundamental de tubos de captação de água. O objetivo principal da presente investigação é compreender a influência do escoamento interno sobre as vibrações induzidas por vórtices em tubos flexíveis expostos a escoamento externo. Entre outros casos, a presente campanha experimental investigou os modelos experimentais sob os efeitos de reboque puro, aspiração pura, combinação de reboque e aspiração e ejeção pura. Os modelos experimentais são tubos flexíveis em balanço vertical, cada um composto por uma mangueira de borracha reforçada e um lastro rígido fixado na extremidade livre inferior. Foram concebidos para apresentar, na direção transversal ao escoamento externo, o primeiro, segundo e terceiro modos naturais de vibração, respectivamente, como os de respostas dominantes. O projeto dos modelos experimentais utilizou uma implementação de modelo físico-matemático tridimensional de ordem reduzida. O deslocamento ao longo dos modelos foi obtido com técnicas não invasivas de rastreamento óptico. A análise de dados foi desenvolvida de forma ad hoc, utilizando uma combinação da Transformada de Fourier, a Transformada de Hilbert-Huang e a Projeção de Galerkin em funções modais, a fim de obter respostas modais e estatísticas de amplitudes ao longo do comprimento dos modelos. Os resultados mostram um conjunto completamente novo de respostas experimentais. Os modelos apresentaram o comportamento dinâmico esperado sob excitação de reboque. A influência dos efeitos de aspiração sobre a excitação de reboque mostrou-se mínima, sendo os efeitos de reboque dominantes. Evidências de instabilidade do tipo flutter foram observadas nos testes de aspiração, nos três modelos e em todas as velocidades testadas. Nos testes de ejeção, configuração quase-estática foi atingida com o escoamento em velocidade subcrítica e instabilidade tipo flutter foi observada, caracterizada por comportamento altamente não-linear com grandes amplitudes de oscilação, quando em regime pós-crítico.

The present text brings original results from an innovative hydrodynamical test campaign with three experimental models designed from a fundamental water intake riser concept. The main purpose of the present investigation is to understand the influence of the internal flow on the vortex induced vibrations of flexible pipes exposed to external flow. Among other cases, the campaign investigated the experimental models under the effects of towing, aspirating flow, combined towing and aspirating flow and discharging flow. The models are vertically mounted cantilevered flexible pipes, each one composed of a reinforced rubber hose and a rigid ballast attached at the free end. They were designed to present, each one, the first, second and third crosswise natural modes of vibration, respectively, as the dominant ones under towing excitation. An implementation of a three dimensional reduced-order physical-mathematical model was used in the experimental models design. Non-invasive optical tracking techniques were employed in the tests to acquire the models displacements. The data analysis was ad hoc developed using a combination of the Fourier Transform, the Hilbert-Huang Transform and the Galerkins Projection on modal functions, in order to obtain modal responses and amplitude statistics along the models length. The results show a completely new set of experimental responses. The experimental models presented the expected dynamic behavior under towing excitation. The influence of the aspirating flow effects on the towing excitation was minimal, with the towing effects being dominant over the aspirating ones. Evidence of unsteady small flutter amplitudes were observed in the aspirating flow tests, in all models and all flow velocities tested. Quasi-static configurations were achieved in the tests with discharging flow in sub-critical velocity and flutter instabilities were observed in the tests in a post-critical regime presenting highly non-linear behavior, characterized by large amplitudes of oscillation.