Análise por simulação numérica do escoamento ao redor de um cilindro movendo-se em trajetórias transversal e em oito

Resumo

Neste trabalho foi estudado o escoamento bidimensional de um fluido incompressível ao redor de um cilindro em movimento forçado. Foram analisados os fenômenos que ocorrem nos escoamentos em torno de estruturas cilíndricas submetidas a uma oscilação periódica utilizando a técnica de Simulação Numérica Direta. As equações que descrevem o escoamento são as equações de Navier-Stokes e a equação da continuidade, que são discretizadas em uma malha cartesiana. O Método de Runge-Kutta de terceira ordem, com armazenamento reduzido, foi usado para a discretização temporal, e um esquema de diferenças finitas de sexta ordem, na discretização espacial das equações. O cilindro é representado através do Método de Fronteiras Virtuais. Foram simuladas, para um número de Reynolds igual a 400, as trajetórias, transversal e em oito, variando as amplitudes, horizontal e vertical de movimento. O cálculo das médias temporais dos coeficientes de arrasto e sustentação bem como o estudo do padrão da esteira de vórtices permitiu a análise das variações no escoamento em função das amplitudes horizontal e vertical de deslocamento. Nas trajetórias transversais observou-se o padrão 2S, com exceção da amplitude de 0,55D, que apresentou padrão 2P. As simulações em oito apresentaram o padrão 2P na maioria dos casos e para algumas amplitudes não foi observado padrão periódico de desprendimento de vórtices.