Modelagem Numérica de Vibração Induzida por Fluxo Turbulento Baseada em LES

A vibração induzida por fluxo causada por fluxo de tubo completamente desenvolvido foi reconhecida, mas não totalmente investigada em condições turbulentas. Este artigo se concentra no desenvolvimento de um modelo numérico de interação fluidos-estrutura (FSI) que ajudará a definir a relação entre a vibração da parede do tubo e as características físicas do fluxo turbulento. Pacotes de software FSI comerciais são baseados em modelos de fluido de Navier-Stokes Averaged Reynolds (RANS), os quais não computam as flutuações instantâneas no fluxo turbulento. Este artigo apresenta uma abordagem FSI baseada em modelos de fluxo de Simulação de Grandes Vórtices (LES) que computam as flutuações instantâneas no fluxo turbulento. Os resultados baseados nos modelos LES indicam que essas flutuações contribuem para a vibração do tubo. Mostra-se que existe uma relação quase quadrática entre o desvio padrão do campo de pressão na parede do tubo e a taxa de fluxo. Também é mostrado que existe uma relação forte entre a vibração do tubo e a taxa de fluxo. Esta pesquisa tem um impacto direto nas indústrias de transporte de fluidos, geotérmicas e nucleares.