Desenvolvimento de um aparato experimental para estudo do impacto hidrodinâmico bidimensional.

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: Miyagi, Carlos Hideaki
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Hidrodinâmica (Impacto); Hydrodynamics (Impact); Indústria da construção naval; Shipbuilding industry; Tanque de prova; Test tank
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-27032024-111910/

O impacto hidrodinâmico é um fenômeno que ocorre na proa de embarcações navegando sobre ondas, no pouso e decolagem de aviões anfíbios e no impacto de ondas em estruturas oceânicas e costeiras como plataformas de petróleo, cais e quebra-mares. Entre as características deste fenômeno, destaca-se a geração de um campo de pressões de elevada magnitude, que pode causar tensões localizadas de grande intensidade nas estruturas marítimas, levando à fadiga do material, à vibrações locais ou transmitidas na viga-navio, ou mesmo a danos estruturais graves. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um aparato experimental para estudo do impacto hidrodinâmico bidimensional. O objetivo do aparato experimental é prover dados de resultados experimentais nos estudos de casos de impacto de modelos e imersão total, dando corroboração e subsídio a resultados numéricos. A pesquisa está dividida em duas fases: a revisão, projeto e desenvolvimento do aparato experimental e a validação dos ensaios. O desenvolvimento do aparato experimental é descrito de forma detalhada da concepção à execução, destacando as funções planejadas para o aparato, os resultados experimentais a serem obtidos, as restrições financeiras, operacionais e de espaço físico no laboratório, os problemas e as soluções originais ou baseadas em referências de pesquisas publicadas. O procedimento experimental é executado com de modelos de impacto bidimensionais, em formato de cunhas e cilindro, instrumentados com um acelerômetro e transdutores de pressão. Os modelos são lançados contra a superfície livre de um tanque de provas, por um aparelho lançador, com os modelos em cunha podendo ser lançados inclusive simulando um impacto assimétrico, atingindo a superfície livre em ângulo oblíquo. Um aparato de visualização dos ensaios também foidesenvolvido possibilitando a visualização e registro de imagens. Quanto aos ensaios, dividem-se em dois casos, o primeiro realizado para validação do aparato, ou seja, comparação direta com resultados de ensaios obtidos pelo presente aparato experimental, com aqueles publicados por outros pesquisadores. Os resultados de pressão pontual são validados para um ensaio de modelos de cunha em impacto simétrico e um cilindro. No segundo caso, trata-se de uma seqüência inicial de ensaios em impacto simétrico para futuro estudo do impacto hidrodinâmico assimétrico com ferramentas experimental e numérica, visando investigar os efeitos de assimetria das cargas hidrodinâmicas. Os resultados obtidos do ensaio de modelo de cunha em impacto comprovaram as observações de outros pesquisadores e a limitação da fórmula analítica de Wagner. Os ensaios do cilindro indicaram a ocorrência de um segundo pico de pressão que ocorre na imersão do cilindro. Os resultados dos ensaios mostram que o aparato experimental cumpriu todos os objetivos propostos permitindo o lançamento de diversos modelos de cunha e cilindro, inclusive com o pivotamento dos modelos de cunha, com as velocidades de impacto previstas, aquisitando dados de pressão pontual e velocidade de impacto e permitindo também filmagens da superfície livre nos instantes do impacto.