Projeto conceitual de um canal de água circulante para pesquisas de interação fluido-estrutura na UFSC – Campus de Joinville

Abstract

Canais de água circulante são ferramentas essenciais usadas por especialistas na área hidrodinâmica para complementar métodos analíticos e computacionais. Existe uma variedade de instalações de testes que realizam o estudo da interação fluido-estrutura de diferentes modos, sendo estes projetados de acordo com o tipo de experimento hidrodinâmico que se deseja realizar. A instalação de testes almejada pelo cliente, a UFSC – Campus Joinville, é um canal capaz de estudar fenômenos de interação fluido-estrutura, como as Vibrações induzidas por Vórtices (VIV). Todavia, isto não impede que o mesmo seja concebido de forma a possibilitar o emprego para outros tipos de experimentos como, por exemplo, testes de modelos em escala ou análises de comportamento do fluido em diferentes regimes de escoamento. O projeto conceitual deste canal de água circulante recorre à dois métodos para a concepção dos elementos essenciais: um dimensionamento racional de pontos específicos da instalação, em que resultados obtidos podem ser utilizados para uma estimativa de custo de construção; e uma abordagem conceitual, onde a capacidade de adaptação dos componentes procura contornar a dificuldade de dimensionamento. Os canais de água circulante são concebidos em um processo iterativo que deve atender a vários requisitos e restrições e, neste trabalho, foi desenvolvido o projeto conceitual de um canal de água circulante para o departamento de Engenharias da Mobilidade da UFSC – Campus Joinville. Como resultados foram obtidos: uma visualização 3D CAD do projeto conceitual do canal e uma análise orçamental dos componentes projetados durante o dimensionamento racional.

Circulating water channels are essential sources used by specialists in the hydrodynamic field to complement analytical and computational methods. There is a great diversity of test installations that execute the study of fluid-structure interaction in different manners, being designed according to the kind of hydrodynamic experiment that is wanted to execute. The test installation desired by the client, UFSC – Campus Joinville, is a channel capable of studying the fluid-structure interactions phenomena, like Vortex Induced Vibration (VIV). However, this does not experiments such as scale model tests or analysis of the flow behavior at different flow regimes. The conceptual project of this circulating water channel appeals to two methods for the conception of its essential elements: the first one is a rational design of specific locations of the installation, in which the results can be used for a cost estimation of the construction, and the second one is a conceptual approach, where the capacity of adaption of the components attempt to circumvent the design difficulties. The circulating water channels are conceived in an iterative process that must meet several requirements and restrictions and, in this essay, was developed the conceptual design of a circulating water channel for the courses from the Mobility Engineering Department of UFSC – Campus Joinville. As results were obtained a 3D CAD visualization of the conceptual project and a budget analysis of the components developed during the rational design.