Estudo do fenômeno da biestabilidade em cilindros finitos com média razão de aspecto

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Woyciekoski, Marcos Leandro
• Orientador(a): Moller, Sergio Vicosa
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Cilindros; Escoamento; Anemometria
• Palavras-chave em Inglês: Finite cylinders; Hot wire anemometer; Bistable
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/182270

Este trabalho apresenta um estudo experimental a respeito do fenômeno da biestabilidade em cilindros finitos com média razão de aspecto. Na biestabilidade, há uma esteira estreita a jusante de um dos cilindros e uma esteira larga a jusante do outro. Pode estar presente em muitas situações práticas da engenharia dependendo da distância entre os cilindros. Em cilindros finitos ainda é pouco compreendida e explorada. Para compreender o mecanismo do desprendimento de vórtices, são estudados o escoamento em torno de um único cilindro finito, com cilindros de diâmetros entre 25 e 60 mm e razão de aspecto entre 1 e 4 e após, o escoamento em torno de dois cilindros finitos dispostos lado a lado, com cilindros de diâmetros entre 25 e 32 mm e razão de aspecto entre 3 e 4. A técnica experimental aplicada consiste na medição das flutuações de velocidade em canal aerodinâmico, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e na visualização do escoamento no mesmo canal, mantendo os parâmetros, utilizando gelo seco e laser. Além disso, foi realizada a visualização do escoamento em canal hidráulico com as mesmas dimensões do canal aerodinâmico, utilizando injeção de tinta através de agulhas. Para o estudo foram utilizados Re=2,00×104 para um cilindro finito e 3,86×103 ≤ Re ≤ 4,81×104 para cilindros finitos dispostos lado a lado. Os dados medidos em canal aerodinâmico são tratados através de ferramentas estatísticas, espectrais e de ondaletas, e os resultados das visualizações do escoamento são apresentados por meio de imagens obtidas das filmagens realizadas com uma câmera digital. Além disso, os vídeos são tratados com softwares de edição de vídeo e com ferramentas estatísticas. Os resultados confirmam a existência do fenômeno da biestabilidade para dois cilindros finitos dispostos lado a lado, que é um dos objetivos do estudo, nas três posições estudadas. A técnica de visualização de escoamento reforça a interpretação dos resultados obtidos através da técnica de anemometria de fio quente. Neste trabalho é considerada a existência de três escoamentos concomitantes: o escoamento ascendente, caracterizado pela estrutura de vórtices na base; o escoamento descendente, caracterizado pela estrutura de vórtices no topo; e o aqui chamado escoamento principal, caracterizado pelo desprendimento de vórtices a meia altura dos cilindros.