Anais do Congresso Internacional de Transporte Aquaviário, Construção Naval e Offshore
Anais do 27º Congresso Internacional de Transporte Aquaviário, Construção Naval e Offshore

Escoamentos em tubos são amplamente estudados em hidrodinâmica e hidráulica. O movimento oscilatório no tubo em U pode ser usado em várias aplicações, como a redução de movimentos (rotacionais ou translacionais) de navios e a coleta de energia em corpos oscilantes. Com isso em mente, foi realizado um estudo analítico e experimental no Laboratório de Ondas e Correntes (LOC / COPPE / UFRJ), que consistiu na montagem de um tubo em U para testes de decaimento livre. No modelo analítico, o fluido foi considerado viscoso e incompressível com apenas velocidade axial x. Ambos os escoamentos laminar e turbulento foram considerados, e a equação de movimento escolhida não foi linear. Alguns métodos de linearização também foram discutidos e apresentaram baixa discrepância com resultados experimentais. Para ilustrar o uso do tubo em U, foi realizado um teste com uma turbina Savonius impressa em 3D para acessar o coeficiente de amortecimento por ciclo. Outras possibilidades, como o teste de turbinas de eixo vertical no fluxo oscilatório, também são discutidas.

Neste trabalho foram realizados testes com um tubo em U feito de tubos de acrílico e componentes como cotovelos de ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno). Além disso, foi necessário o acoplamento de uma tampa para inserir ar no tubo, um flange para introduzir a turbina impressa em 3D, um “Wave Probe” para medir as oscilações no conjunto e uma bomba manual para criar uma diferença de altura na coluna de água. Os dados da medida foram realizados “Wave Probe” no tempo de um minuto em cada teste de decaimento. O “Wave Probe” foi calibrado corretamente para minimizar os erros de dados no experimento. Nos testes, este dispositivo coletou a elevação da coluna de água a cada instante em relação a uma altura relativa. Para o rotor Savonius, foi necessário colocar a turbina sob o flange e fixá-la com um rolamento.

Como resultado obteve-se que a equação de movimento determinada para a equação de Euler-Lagrange é descrita para estabilizar o fenômeno. Além disso, também foram propostos os métodos de linearização: o método de Faltinsen apresenta boas concordâncias para pequenas elevações e superestima o amortecimento de grandes elevações. A comparação entre o fator de atrito do teste com e sem o rotor Savonius confirmou que o sistema com este dispositivo aumenta o amortecimento, segundo o modelo da camada limite.