Vortex induced vibration in a single degree of freedom cylinder with structural nonlinearities

Abstract

In this research project, it is proposed the investigation of the effects of hardening structural nonlinearity in a single degree of freedom cylinder exposed to a transverse flow, presenting the vortex induced vibration effect. To check the validity of the implemented phenomenological model, numerical simulations have been performed and the results have been compared with experiments. Simulations showed that the presence of this type of nonlinearity extends the lock-in region by changing the structural natural frequency as the amplitude of oscillations increases with the freestream speed and the vortex shedding frequency. Besides, other parameters, such as the mass and the diameter of the cylinder, affect the synchronization region. A wind tunnel test validated of the obtained simulated results. The contributions of this research can be helpful in order to prevent vortex induced vibrations in realistic nonlinear structures.

Neste projeto de pesquisa propõe-se a investigação dos efeitos do endurecimento da não linearidade estrutural em um cilindro de único grau de liberdade exposto a um fluxo transversal, apresentando o efeito de vibração induzido por vórtice. Para verificar a validade do modelo fenomenológico implementado, simulações numéricas foram realizadas e o os resultados foram comparados com experimentos. Simulações mostraram que a presença deste tipo de não linearidade se estende a região de lock-in, alterando a frequência natural estrutural à medida que a amplitude das oscilações aumenta com o velocidade de fluxo livre e frequência de desprendimento de vórtices. Além disso, outros parâmetros, como a massa e o diâmetro do o cilindro, afeta a região de sincronização. Um teste em túnel de vento validado a partir dos resultados simulados obtidos. O As contribuições desta pesquisa podem ser úteis para evitar vibrações induzidas por vórtices em sistemas não lineares realistas. estruturas.