Estudo do escoamento ao redor de cilindros elípticos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Este trabalho experimental realizado em um túnel hidrodinâmico vertical estudou os padrões do escoamento ao redor de cilindros elípticos com diferentes razões entre eixo. A investigação foi executada devido à importância destes escoamentos na engenharia e também devido à relativa escassez de pesquisas que aborde as características pertinentes a este trabalho. Os ensaios foram realizados com cilindros elípticos com razões de eixos de 0,33; 0,4; 0,5 e 0,67 e com um cilindro circular, para números de Reynolds variando até cerca de 2000. Os cilindros elípticos foram posicionados de forma que o maior eixo da elipse fosse paralelo à direção do escoamento. Os resultados obtidos mostram imagens dos escoamentos visualizados em torno dos cilindros para diferentes regimes de escoamento e a variação da frequência de emissão de vórtices (número de Roshko e número de Strouhal) com o número de Reynolds. Foram comparados os resultados referentes aos escoamentos em torno do cilindro circular com trabalhos precedentes e observou-se boa concordância, validando os demais resultados. A comparação entre as visualizações dos escoamentos para os diferentes cilindros elípticos revelaram que os cilindros com menores razões entre eixos (mais delgados) se aproximam mais da definição de corpos aerodinâmicos. Assim como observado nas visualizações de escoamento, os resultados obtidos com a anemometria de filme quente mostraram que, para números de Reynolds inferiores a 500, os escoamentos em torno dos cilindros ensaiados apresentaram comportamento semelhante em relação à frequência de emissão de vórtices. Quando os valores de Re ultrapassam a faixa de 500, a variação da frequência de emissão referente a cada cilindro difere entre os casos ensaiados. Os resultados referentes à variação do número adimensional...

This work is an experimental study about the flow around elliptical cylinders with different axis ratios carried out in a hydrodynamic vertical tunnel. The investigation was performed due to the relevance of these flows in an engineering view point and because the lack of research in this area. Tests were performed with elliptical cylinders with axis ratios of 0.33, 0.4, 0.5 and 0.67 and with a circular cylinder, for Reynolds numbers up to about 2,000. The elliptical cylinders were positioned transversally to the non-perturbed flow with null attack angle. Qualitative results were presented as the images of the visualized flow and quantitative results shown the vortex shedding frequency, the Roshko number and the Strouhal number in function of Reynolds number. The results for the flow around the circular cylinder were compared with previous work and showed a good agreement, validating the other results. A comparison of the flow visualizations for the different cylinders revealed that the cylinders with smaller axis ratios (thinner) are closer to the definition of aerodynamic bodies. The results obtained with hot film anemometry showed that for Reynolds numbers less than 500, the flows around the tested cylinders showed very similar behavior to the vortex shedding frequency. For Reynolds numbers more than 500, the variation of the vortex shedding frequency differs significantly in each cylinder tested. The results concerning of the Roshko number in function of Reynolds number exhibited similar behavior to those observed in the variation of frequency. As regards the variation of the Strouhal, for Reynolds numbers up to about 500, there is an irregularity in the behavior of the Strouhal number. However, for Reynolds... (Complete abstract click electronic access below)