A interação fluido estrutura faz parte de uma ampla gama de estudos da atualidade. Em função das interações dinâmicas entre fluido e estrutura, baseadas tanto nas propriedades do fluido e do escoamento quanto nas características estruturais do corpo submerso, poderá ocorrer vibração induzida por vórtices (VIV) e/ou a vibração induzida pelo escoamento (FIV). Neste trabalho a abordagem desse problema é do tipo numérica, mediante o uso do código Incompact3d, acoplado com um modelo dinâmico de oscilador simples. O esquema do Incompact3d permite a solução das equações de Navier-Stokes mediante Simulação Numérica Direta (DNS). O caso específico para o qual aplica-se o modelo numérico é o caso de dois cilindros circulares lisos idênticos alinhados com o escoamento. A validação do código é feita para números de Reynolds (Re) entre 100 e 300, espaçamento entre centro dos cilindros (S=D) entre 1; 5 e 10; 0 e velocidades reduzidas (U0) entre 2 e 14. Os cenários simulados são: cilindros de montante e de jusante fixos (MF JF), cilindros de montante e de jusante livres na direção transversal ao escoamento (MLy JLy) e cilindros de montante e de jusante livres nas duas direções (MLxy JLxy). Devido à carência de estudos comparativos entres estes três cenários, para números de Reynolds da ordem de 102 e espaçamento crítico (S=D 3; 5, que é função do Re), o presente trabalho estuda as estruturas formadas no escoamento, além das vibrações induzidas, a partir de simulações 2D para Re = 200 e 300, S=D = 3; 5 e 2 < U0 < 14, que corresponde à região onde acontecem os fenômenos tanto de ressonância quanto de galloping. Encontra-se que para o cenário MLyJLy a máximas oscilações ocorrem para 5 U0 8 e são maiores para Re = 300. Em termos de amplitudes de vibração, os cenários MLxy JLxy tiveram os maiores deslocamentos relativos, em relação aos MLy JLy. / The fluid-structure interaction makes part of a great number of current studies. As a function of dynamic interactions between fluid and structure, based on fluid and flow properties as on structural characteristics of the submerged body, could occur vortex induced vibration (VIV) and/or flow induced vibration (FIV). This work has a numerical approach to the problem, using Incompact3d code coupled with a simple oscillator dynamic model. The Incompact3d numerical scheme allows to solve the Navier-Stokes equations via Direct Numerical Simulation (DNS ). The coupled numerical code was applied to case of two circular smooth identical cylinders in cross-flow (tandem). The code validation is made for Reynolds numbers between 100 and 300, spacing between center-to-center cylinder (S=D) between 1; 5 and 10; 0 and reduced velocities (U0) between 2 and 14. The conditions simulated are: both cylinders fixed (MF JF), both cylinders free in transversal streamwise direction (MLy JLy) and both cylinders free to oscillate parallel and transverse to the streamwise direction (MLxy JLxy). Due to the absence of comparative studies between these settings, for Reynolds number O(102) and critical spacing (S=D 3; 5, which is a function of Re), the present work studies the flow structures, moreover induced vibrations, via 2D simulations for Re = 200 and Re = 300, S=D = 3; 5 and 2 < U0 < 14, that correspond to the region where resonance and galloping phenomena take place. It is found for MLy JLy escenary that the greatest oscillations occur for 5 U0 8 and they are greater than the correspond to Re = 300. All the MLxy JLxy settings have greater oscillations than the MLy JLy settings.

A interação fluido estrutura faz parte de uma ampla gama de estudos da atualidade. Em função das interações dinâmicas entre fluido e estrutura, baseadas tanto nas propriedades do fluido e do escoamento quanto nas características estruturais do corpo submerso, poderá ocorrer vibração induzida por vórtices (VIV) e/ou a vibração induzida pelo escoamento (FIV). Neste trabalho a abordagem desse problema é do tipo numérica, mediante o uso do código Incompact3d, acoplado com um modelo dinâmico de oscilador simples. O esquema do Incompact3d permite a solução das equações de Navier-Stokes mediante Simulação Numérica Direta (DNS). O caso específico para o qual aplica-se o modelo numérico é o caso de dois cilindros circulares lisos idênticos alinhados com o escoamento. A validação do código é feita para números de Reynolds (Re) entre 100 e 300, espaçamento entre centro dos cilindros (S=D) entre 1; 5 e 10; 0 e velocidades reduzidas (U0) entre 2 e 14. Os cenários simulados são: cilindros de montante e de jusante fixos (MF JF), cilindros de montante e de jusante livres na direção transversal ao escoamento (MLy JLy) e cilindros de montante e de jusante livres nas duas direções (MLxy JLxy). Devido à carência de estudos comparativos entres estes três cenários, para números de Reynolds da ordem de 102 e espaçamento crítico (S=D 3; 5, que é função do Re), o presente trabalho estuda as estruturas formadas no escoamento, além das vibrações induzidas, a partir de simulações 2D para Re = 200 e 300, S=D = 3; 5 e 2 < U0 < 14, que corresponde à região onde acontecem os fenômenos tanto de ressonância quanto de galloping. Encontra-se que para o cenário MLyJLy a máximas oscilações ocorrem para 5 U0 8 e são maiores para Re = 300. Em termos de amplitudes de vibração, os cenários MLxy JLxy tiveram os maiores deslocamentos relativos, em relação aos MLy JLy. / The fluid-structure interaction makes part of a great number of current studies. As a function of dynamic interactions between fluid and structure, based on fluid and flow properties as on structural characteristics of the submerged body, could occur vortex induced vibration (VIV) and/or flow induced vibration (FIV). This work has a numerical approach to the problem, using Incompact3d code coupled with a simple oscillator dynamic model. The Incompact3d numerical scheme allows to solve the Navier-Stokes equations via Direct Numerical Simulation (DNS ). The coupled numerical code was applied to case of two circular smooth identical cylinders in cross-flow (tandem). The code validation is made for Reynolds numbers between 100 and 300, spacing between center-to-center cylinder (S=D) between 1; 5 and 10; 0 and reduced velocities (U0) between 2 and 14. The conditions simulated are: both cylinders fixed (MF JF), both cylinders free in transversal streamwise direction (MLy JLy) and both cylinders free to oscillate parallel and transverse to the streamwise direction (MLxy JLxy). Due to the absence of comparative studies between these settings, for Reynolds number O(102) and critical spacing (S=D 3; 5, which is a function of Re), the present work studies the flow structures, moreover induced vibrations, via 2D simulations for Re = 200 and Re = 300, S=D = 3; 5 and 2 < U0 < 14, that correspond to the region where resonance and galloping phenomena take place. It is found for MLy JLy escenary that the greatest oscillations occur for 5 U0 8 and they are greater than the correspond to Re = 300. All the MLxy JLxy settings have greater oscillations than the MLy JLy settings.

A interação fluido estrutura faz parte de uma ampla gama de estudos da atualidade. Em função das interações dinâmicas entre fluido e estrutura, baseadas tanto nas propriedades do fluido e do escoamento quanto nas características estruturais do corpo submerso, poderá ocorrer vibração induzida por vórtices (VIV) e/ou a vibração induzida pelo escoamento (FIV). Neste trabalho a abordagem desse problema é do tipo numérica, mediante o uso do código Incompact3d, acoplado com um modelo dinâmico de oscilador simples. O esquema do Incompact3d permite a solução das equações de Navier-Stokes mediante Simulação Numérica Direta (DNS). O caso específico para o qual aplica-se o modelo numérico é o caso de dois cilindros circulares lisos idênticos alinhados com o escoamento. A validação do código é feita para números de Reynolds (Re) entre 100 e 300, espaçamento entre centro dos cilindros (S=D) entre 1; 5 e 10; 0 e velocidades reduzidas (U0) entre 2 e 14. Os cenários simulados são: cilindros de montante e de jusante fixos (MF JF), cilindros de montante e de jusante livres na direção transversal ao escoamento (MLy JLy) e cilindros de montante e de jusante livres nas duas direções (MLxy JLxy). Devido à carência de estudos comparativos entres estes três cenários, para números de Reynolds da ordem de 102 e espaçamento crítico (S=D 3; 5, que é função do Re), o presente trabalho estuda as estruturas formadas no escoamento, além das vibrações induzidas, a partir de simulações 2D para Re = 200 e 300, S=D = 3; 5 e 2 < U0 < 14, que corresponde à região onde acontecem os fenômenos tanto de ressonância quanto de galloping. Encontra-se que para o cenário MLyJLy a máximas oscilações ocorrem para 5 U0 8 e são maiores para Re = 300. Em termos de amplitudes de vibração, os cenários MLxy JLxy tiveram os maiores deslocamentos relativos, em relação aos MLy JLy. / The fluid-structure interaction makes part of a great number of current studies. As a function of dynamic interactions between fluid and structure, based on fluid and flow properties as on structural characteristics of the submerged body, could occur vortex induced vibration (VIV) and/or flow induced vibration (FIV). This work has a numerical approach to the problem, using Incompact3d code coupled with a simple oscillator dynamic model. The Incompact3d numerical scheme allows to solve the Navier-Stokes equations via Direct Numerical Simulation (DNS ). The coupled numerical code was applied to case of two circular smooth identical cylinders in cross-flow (tandem). The code validation is made for Reynolds numbers between 100 and 300, spacing between center-to-center cylinder (S=D) between 1; 5 and 10; 0 and reduced velocities (U0) between 2 and 14. The conditions simulated are: both cylinders fixed (MF JF), both cylinders free in transversal streamwise direction (MLy JLy) and both cylinders free to oscillate parallel and transverse to the streamwise direction (MLxy JLxy). Due to the absence of comparative studies between these settings, for Reynolds number O(102) and critical spacing (S=D 3; 5, which is a function of Re), the present work studies the flow structures, moreover induced vibrations, via 2D simulations for Re = 200 and Re = 300, S=D = 3; 5 and 2 < U0 < 14, that correspond to the region where resonance and galloping phenomena take place. It is found for MLy JLy escenary that the greatest oscillations occur for 5 U0 8 and they are greater than the correspond to Re = 300. All the MLxy JLxy settings have greater oscillations than the MLy JLy settings.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2015-03-12T16:45:10Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Guilherme Arthur Brunet Monteiro.pdf: 3391661 bytes, checksum: f43864a0c429d64328086345fa921f69 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T16:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Guilherme Arthur Brunet Monteiro.pdf: 3391661 bytes, checksum: f43864a0c429d64328086345fa921f69 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / O mercado siderúrgico como um todo sofre constantes modificações em função de novos entrantes, oscilação do mercado e sob um contexto extremamente competitivo, produtores da indústria do aço seguem um caminho árduo na busca incessante por custos competitivos globalmente. Esta busca incessante pela redução de custos provoca a revisão de padrões e conceitos sobre o negócio, fazendo com que surjam idéias e novas formas de se fazer o que já é feito da mesma forma há muito tempo. Esta dissertação apresenta a aplicação de uma metodologia baseada em conceitos de manutenção aplicado a uma Oficina de Cilindros em uma Laminação de aços longos. Sob uma atuação de montagem, desmontagem, calibração e ajustes operacionais, uma Oficina de Cilindros apresenta muita interação com a recuperação e substituição de itens, com forte interação baseada em inspeções operacionais. O modelo proposto aborda estas inspeções, deixando claros a freqüência, parâmetros e seqüenciamento da atividade, além de empregar a manutenção preventiva nos conjuntos específicos, tudo com base em dados históricos, obtidos com snapshot, analisando o comportamento das falhas e quebras, permitindo decidir o tipo de intervenção, dividida em tecnologia, metodologia, periodicidade ou freqüência, sendo essas duas últimas obtidas com o conceito de delay time analysis.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Consiste en el diseño y fabricación (construcción) de un banco de pruebas para válvulas hidráulicas tipo cartucho utilizado en cilindros hidráulicos tanto de maquinaria pesada de minería, de construcción e industria. El banco de pruebas se instalara e implementara en el área se evaluación - planta Hydraulic Systems donde se reciben y se evalúan todos los componentes que ingresan para reparación. Este banco proveerá a la empresa un gran beneficio en cuanto a reducción de tiempo en la entrega de cilindro hidráulicos reparadas, así como, la satisfacción de entregar un componente reparado en una condición excelente, lista para que sea instalada en la máquina. El cliente obtendrá una garantía, en cuanto a la reparación de su componente, porque tendrá la certeza que no le fallará debido a que ha sido probado con anterioridad en el banco de pruebas, como si este estuviera instalado ya en su máquina. Los criterios para la implementación de dicho banco, es la necesidad de asegurar el funcionamiento correcto de las válvulas en cilindros hidráulicos, así como rapidez en la entregar cilindros, certificando su funcionamiento después de haber sido reparadas, reduciendo de esta manera posibles reclamos posteriores por parte del cliente. Esto evidenciara una mala instalación o mal manejo del componente reparado ya en su montaje de operación. / Trabajo de suficiencia profesional

Esta tesis está relacionada con un proyecto macro cuyo título es "New design and manufacturing processes for high pressure fluid power products" -2004-2008 (acrónimo: PROHIPP), el cual es cofinanciado por la Unión Europea dentro del 6o programa Marco y en donde intervienen 22 entidades de 8 países distintos entre pequeñas y medianas empresas europeas, centros de investigación y universidades.El objetivo fundamental de la tesis es estudiar la apacidad de carga de los cilindros oleohidráulicos, determinando los factores que influyen de manera importante sobre ésta. Se realizaron análisis críticos de las publicaciones más relevantes en relación al tema de capacidad de carga de cilindros, centrando la atención, en aquellos que pudieran brindar mayores aportes para l proyecto. La Norma ISO 13725 (Hydraulic fluid power cylindersmethod for determining the buckling oad", presenta una difícil interpretación de las formulaciones planteadas, además de plantear un modelo que restringe factores tan importantes como a imperfección inicial. El proyecto plantea un algoritmo que permite una fácil aplicación de dicha Norma utilizando cualquier condición de contorno.El proyecto plantea un modelo que describe el comportamiento de los cilindros oleohidráulicos bi-apoyados sometidos a carga axial, involucrando factores presentes en toda aplicación real como son: imperfección inicial (desalineamiento vástago-cilindro), peso propio, momentos por rozamiento y/o excentricidad en los puntos de apoyo del actuador. El modelo permite principalmente determinar la capacidad de carga de un cilindro oleohidráulico, calculando la carga máxima admisible, como aquella que genera una tensión máxima a lo largo del actuador, equivalente a la tensión de fluencia del material. Además, el modelo permite determinar curvas de deflexión, momentos y tensiones a lo largo de un cilindro oleohidráulico, sometido a una carga dada. Se ha construido un banco de ensayos para alidación de los resultados teóricos obtenidos con el modelo propuesto. Este banco permitió la creación de una base de datos experimental de más de 100 pruebas destructivas para la determinación de la carga máxima admisible de cilindros. El banco ha permitido la medición de variables importantes en el fenómeno, como son deflexión del cilindro oleohidráulico, carga aplicada mediante la presión interna del fluido en el tubo-cilindro, esplazamiento del vástago dentro del tubo (compresibilidad del aceite), tensiones en el vástago (microdeformación), etc. Se ha empleado un ilindro 'prueba' como base de experimentación y validación del modelo propuesto.Como resultado de los análisis teórico-experimentales del proyecto se ha podido concluir lo siguiente:La inclusión del peso propio (100 N) del cilindro 'prueba', ha significado tan solo, una reducción del 2% de su capacidad de carga. La variación de la capacidad de carga debida a la imperfección inicial (debido a las tolerancias lógicas de un buen diseño y una buena fabricación) es mucho menor que la variación de capacidad de carga debida a las condiciones de contorno reales que se manifiestan en las articulaciones. El desgaste del anillo guía en un 5% de su espesor inicial (efecto que se produce básicamente en los primeros 1000 ciclos) representa una disminución de la capacidad e carga de un 10%.Hay que mencionar que a partir de los 1000 ciclos no hay variaciones significativas en el desgaste del anillo guía.Como conclusión final y recomendación del proyecto e puede afirmar que los efectos de rozamiento siempre deben minimizarse al máximo, tanto si es a favor o en contra de la capacidad de carga. En aquellas aplicaciones donde el cilindro oleohidráulico acciona un mecanismo y los efectos del rozamiento van en contra de la capacidad de carga, se aconseja calcular el cilindro oleohidráulico con un momento externo aplicado en la articulación del lado vástago (lado más débil y de valor igual al producto de la carga axial aplicada multiplicada por una excentricidad aparente, de valor m dP 2 (&#956; coeficiente de rozamiento y dP el diámetro del pasador).La utilización de cojinetes de baja fricción puede garantizar un funcionamiento prolongado con mínimo desgaste de los pasadores y fuerzas de fricción muy bajas, y reducir así, el riesgo de un mal diseño debido a la incertidumbre de estas fuerzas. / This thesis is related to a macro project whose title is "for New design and manufacturing processes for high pressure fluid power products " -2004-2008 (acronym: PROHIPP), which is co financed by the European Union and where take part 2 organizations of 8 different countries between small and medium European companies, research centres and universities. The main objective of the thesis is to study the load capacity of the hydraulic cylinders, determining the factors that influence of important way over it. Critical analysis of some publications in relation to the subject of load capacity of cylinders were made, giving importance at which could offer greater contributions for the project. Norm ISO 13725 (Hydraulic fluid power -cylinders- method for determining the buckling load), presents a difficult interpretation of the raised formulations, and its proposed model omits as important factors as the initial imperfection. The project develops an algorithm that allows an easy application of this Norm using any boundary conditions.The project proposes a model that describes the behaviour of the pined-end hydraulic cylinders under axial load, involving present factors in all eal application like: initial imperfection (misalignment between piston rod and tube-cylinder), own weight, moments by friction and/or eccentricity in the end points of the actuator. The model allows mainly determining the load capacity of a hydraulic cylinder, calculating the maximum permissible load, which generates a maximum stress throughout the actuator, equivalent o the yield stress of the material. In addition, the model allows determining curves of deflection, moments and stresses throughout the hydraulic cylinder under a given load.A test bench has been designed and constructed to validation of the obtained theoretical results with the proposed model. This bench allowed the creation of an experimental data base of more than 100 destructive tests for the determination of the permissible maximum load of cylinders. The bench has allowed the measurement of important variables n the phenomenon, like deflection of the hydraulic cylinder, load applied by means of the internal pressure of the fluid into the tube-cylinder, displacement of the piston rod within the tube (compressibility of the oil), stresses in the piston rod (microdeformations), etc. A 'test' cylinder has been used as base of experimentation and validation of the proposed model.As result of the theoretical-experimental analysis f the project has been able to conclude the following: The inclusion of the own weight (100 N) f the 'test' cylinder has meant only a reduction of 2% of its load capacity. The variation of the load capacity due to the initial imperfection (due o the tolerances of a good design and a good manufacture) is much smaller than the variation of oad capacity due to the real boundary conditions that are presents in the pin-ends. The wear of the guide ring in a 5% of its initial thickness (effect that takes place basically in the first 1000 cycles) represents a decreasing of the load capacity of a 10%. It is necessary to mention that rom the 1000 cycles there are no significant variations in the wear of the guide rings. As final conclusion and recommendation of the project an be affirmed that the friction effects always must be diminished to the maximum, as much if it is favourable or against the load capacity. In those applications where the hydraulic cylinder drives a mechanism and the effects of the friction go against the load capacity, is advised to calculate the hydraulic cylinder with a external applied moment in the pin-end of the side piston rod (weaker side) and of equal value to the product of the applied axial load multiplied by an apparent eccentricity, of value m dP 2 (&#956;: friction coefficient, dP diameter of the pin). The use of bearings of low friction can guarantee a prolonged operation with minimum wear of the pins and low forces of friction, and therefore reduce the risk of a bad design due to the uncertainty of these forces.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261344.pdf: 36014375 bytes, checksum: 3eb1e82a087c0c9b957c0938cf90c30f (MD5) / Esta dissertação trata do estudo teórico-experimental do comportamento dinâmico de pressão nas câmaras de cilindros em posicionadores hidráulicos com carregamento, visando o auxílio na escolha da combinação de válvulas simétricas e assimétricas e atuadores hidráulicos simétricos e assimétricos. Este estudo é fundamentado na análise comportamental das condições críticas de pressões nas câmaras do cilindro, sob diferentes carregamentos, verificando ocorrência de pontos críticos que são prejudiciais ao sistema. Portanto, os resultados alcançados por meio desse estudo sobre o comportamento das pressões atuantes no sistema de atuação levam à identificação das características estáticas e dinâmicas requeridas para os componentes de posicionadores hidráulicos nas mais diversas configurações. O estudo foi conduzido empregando ferramentas computacionais de análise dinâmica e a validação experimental por meio do equipamento denominado Plataforma Hidráulica Proporcional (PHP). Foi utilizado o efeito de massa aparente causado por aceleração de fluido por dutos de pequeno diâmetro para alcançar um maior efeito inercial no sistema, necessário para as experiências em questão. As simulações computacionais geradas no Matlab/Simulink, por terem sido validadas pelos experimentos, permitiram a obtenção de resultados com carregamentos que não teriam sido possíveis com a bancada disponível, permitindo avaliar situações-limite de utilização de conjuntos válvula proporcional e cilindro.Com isso, este estudo permite conhecer melhor os efeitos de cavitação para algumas configurações de válvula e cilindros hidráulicos sob diferentes carregamentos, fornecendo informações para auxiliar a escolha da combinação mais adequada para o projeto de posicionadores eletro-hidráulicos.

O estudo do escoamento ao redor de corpos submersos tem sido foco de muitas pesquisas. Escoamentos ao redor de cilindros constituem sistemas de grande interesse prático em vários campos da engenharia e outras ciências. Neste trabalho procurou-se estudar a dinâmica do escoamento ao redor de um cilindro circular submetido a um movimento forçado analisando as alterações ocorridas na formação da esteira de vórtices. Para a realização das simulações foi utilizada a técnica de Simulação Numérica Direta (DNS), com um esquema de diferenças finitas compacto de sexta ordem, em associação com um método de representação virtual das fronteiras do cilindro. Quatro tipos de trajetória foram estudadas: uma trajetória com oscilação transversal, onde o cilindro é forçado a mover-se na direção transversal em relação ao escoamento, uma trajetória elíptica, uma trajetória em arco e uma trajetória em oito. Buscou-se identificar as principais características destes escoamentos, como os modos e freqüências de desprendimento de vórtices na esteira formada, coeficientes hidrodinâmicos e parâmetros estatísticos pertinentes ao fenômeno estudado. As simulações foram realizadas com diferentes amplitudes longitudinais de movimento sendo que a freqüência de movimento do cilindro foi mantida constante para as trajetórias elíptica, em arco e em oito. Os resultados para o caso do cilindro com oscilação transversal representaram bem os fenômenos físicos ocorridos neste tipo de escoamento. Foi possível identificar as fronteiras da região de lock-in primário através das variações bruscas nos coeficientes hidrodinâmicos e do ângulo de fase entre o deslocamento do cilindro e a força de sustentação. No caso das simulações com trajetória elíptica e número de Reynolds Re = 140, alterações significativas foram identificadas na esteira de vórtices à medida que a amplitude longitudinal do movimento era modificada. Nas simulações com Re = 400 e trajetória transversal, notou-se a formação de uma esteira com dois vórtices e duas camadas cisalhantes. Comparando esta simulação com os resultados das simulações em trajetória elíptica, foram observadas alterações no padrão de desprendimento, sendo formado um par de vórtices na região superior da esteira e um vórtice simples na região inferior (padrão assimétrico P+S). Comparando as simulações com trajetória elíptica e sentidos de movimento opostos, notou-se que o escoamento se inverte, evidenciando um efeito de memória deste escoamento que é função do sentido adotado para a trajetória. Tanto a amplitude de deslocamento longitudinal quanto o tipo de trajetória imposta ao cilindro influenciam significativamente os padrões da esteira de vórtices formada. / The study of flow around submerged bodies has been the focus of many researches. Flow around cylinders are systems of great practical interest in many fields of engineering and other sciences. This work aims to study the flow dynamics around a circular cylinder under a forced movement by analysing changes in the patterns of the wake. The simulations were performed through the Direct Numerical Simulation technique (DNS), with a sixth-order compact finite differences scheme associated to a virtual boundary method to represent the cylinder surface. Four trajectories were studied: a trajectory with transversal oscillation; a trajectory on elliptical curve; a trajectory in arc curve and a trajectory in eight curve. The main features of these flows were identified, e.g. modes and vortex shedding frequencies, hydrodynamic coefficients and statistical parameters. The simulations were performed with different streamwise movement amplitude, where the movement frequency was held constant for the elliptical, arc and eight trajectories. The results for the cylinder in transversal oscillation successfully represented the physical phenomena. It was possible to identify the boundaries of the primary lock-in region through jumps in the hydrodynamical coefficients and the phase angle between the cylinder displacement and the lift force. For the simulations with elliptical trajectory and Reynolds number Re = 140, significant changes were identified in the wake as the streamwise displacement of the cylinder was modified. In simulations with Re = 400 and transversal trajectory, two vortex and two shear layers could be observed. Comparing this simulation with simulations in elliptical trajectory, changes in the vortex shedding pattern were observed. A vortex pair was formed in the top of the wake and a single vortex in the lower wake ( asymmetrical mode P+S). Comparing the simulations with elliptical trajectory and opposite directions of movement, it was noted that the flow is reversed showing some effect of memory due to the direction of the trajectory. Both the amplitude of streamwise displacement and the trajectory type may result in different patterns in the wake.

O estudo do escoamento ao redor de corpos submersos tem sido foco atual de muitas pesquisas. Em especial, escoamentos ao redor de obstáculos rombudos constituem sistemas de grande interesse prático em vários campos da engenharia e outras ciências como, por exemplo, na engenharia automobilística, na concepção de edificações submetidas à ação do vento, no estudo de correntes fluviais e marítimas sobre pilares de pontes, em risers, cabos de ancoragem e plataformas de captação de petróleo. O presente trabalho teve como objetivo principal o estudo por Simulação Numérica Direta do escoamento ao redor de um cilindro com dois graus de liberdade, submetido a Vibração Induzida por Vórtices (VIV), buscando o esclarecimento a cerca dos fenômenos tridimensionais de formação e evolução do escoamento em função da interação fluido-cilindro. As equações de Navier-Stokes e da continuidade são resolvidas numericamente usando esquemas de diferenças finitas compacto de sexta ordem na discretização espacial, em associação com um método de representação das fronteiras do cilindro, denominado Método de Fronteiras Imersas. Inicialmente foram realizadas simulações para os casos de cilindro fixo e em movimento forçado, onde os resultados mostraram que o código computacional consegue modelar satisfatoriamente os fenômenos físicos de acordo com os resultados encontrados na literatura. Para as simulações com cilindro fixo, em movimento forçado e em VIV, nota-se que as estruturas do escoamento tridimensional apresentam modos com comprimentos de onda alterados em função do movimento imposto. Os resultados das simulações em VIV com dois graus de liberdade, para Re = 1250 mostraram que as estruturas tridimensionais do escoamento sofrem significativas alterações espaciais e temporais em função dos parâmetros do modelo dinâmico. Foram identificados diferentes fenômenos de formação e emparelhamento dos vórtices que são modificados em função das condições impostas ao modelo massa-mola amortecimento. / The study of flow around submerged bodies has been the focus of many researches. In special, the flow around bluff bodies are systems of great practical interest in many fields of engineering and other sciences, e.g., the flow around vehicles, buildings submitted to the action of the wind, river and sea currents over pillars of the bridges, risers and cables in the oil platforms. The present work aims to study through Direct Numerical Simulation (DNS) the flow dynamics around a circular cylinder under Vortex-Induced Vibration with two degrees of freedom, searching for identify the changes in the three-dimensional structures of the street wake imposed by the interactions between the flow and the immersed cylinder. The simulations were performed using a sixth-order compact finite differences scheme associated to a Immersed Boundary Method (IBM) to represent the cylinder surface. Firstly, simulations of the flow around fixed and forced movement were accomplished. The computational code Incompact3d presented results in agreement with the literature. The validation of the code shown that is possible to obtain satisfactory results relate to the street wake behind cylinder and the force coefficients are in agreement with others experimental and numerical works. In case of free oscillating cylinder, several changes in the three-dimensional vortex shedding modes are observed as the parameters of the oscillating dynamic model was changed. It was observed that different three-dimensional structures are formed in the wake depending on the initial conditions of the mass-stiffness damping model. The results of the simulations at Reynolds numbers equal to 1250 presenting some hydrodynamic phenomena as paring and turbulent structures in the flow that are modifying during the time and in the computational domain.

NASCIMENTO, Francisco Yure Santos do. Sobre a geometria das horoesferas. 2013. 65 f. Dissertação (Mestrado em Matemática) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Programa de Pós-Graduação em Matemática, Fortaleza, 2013. / Submitted by Erivan Almeida (eneiro@bol.com.br) on 2014-02-17T18:31:50Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_fysnascimento.pdf: 788024 bytes, checksum: 0879ada9b20cb23167d2e08c6df6fa6a (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales(rocilda@ufc.br) on 2014-02-18T11:40:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_fysnascimento.pdf: 788024 bytes, checksum: 0879ada9b20cb23167d2e08c6df6fa6a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-18T11:40:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_fysnascimento.pdf: 788024 bytes, checksum: 0879ada9b20cb23167d2e08c6df6fa6a (MD5) Previous issue date: 2013 / This work is based on the paper On the geometry of horospheres[4]. Our goal is to study geometric conditions which ensure that a complete and orientable hypersurface immersed in a hyperbolic space must be a horosphere. We also present a result that classifies immersed hypersurfaces in hyperbolic space, such that two natural functions attached to the corresponding immersion are linearly dependent. / Esse trabalho é baseado no artigo On the geometry of horospheres [4]. Nosso objetivo é estudar condições geométricas que garantam que uma hipersuperfície completa e orientável imersa no espaço hiperbólico deve ser uma horoesfera. Além disso, apresentamos um resultado que classifica as hipersuperfícies imersas no espaço hiperbólico tais que certas funções auxiliares da imersão correspondente sejam linearmente dependentes.