Dinamica das oscilações auto induzidas em tubulações

Abstract

O sistema analisado no presente trabalho é um longo tubo flexível e delgado, sujeito a um escoamento externo perpendicular a sua direção axial e outro interno, com extremidades suportadas por apoios elásticos. Um tubo quando submetido ao escoamento externo fica sujeito às forças de sustentação e arraste, além do efeito da massa adicional, responsável por uma parcela da força de inércia. O efeito do escoamento interno é traduzido principalmente pelos fatores pressão do fluxo, velocidade e massa do fluxo. A pressão é responsável por uma parcela do carregamento axial do tubo, a velocidade e responsável pela força de Coriolis e a massa contribui com uma parcela na força inercial. O comportamento oscilatório da estrutura é obtido supondo apenas pequenos deslocamentos laterais. São deduzidas equações gerais para previsão das oscilações do tubo, com condições de contorno quaisquer. Posteriormente, essas equações são linearizadas e analisadas na sua forma completa para o caso de articulações simples nos dois extremos. Mostra-se que quando a velocidade do fluxo interno excede a certos valores, a tubulação flamba. Uma série extensa das freqüências naturais de vibração da estrutura, que variam com a velocidade do fluxo interno, são calculadas na tentativa de determinar o comportamento dinâmico do sistema. Nota-se claramente que a força de Coriolis proveniente do fluxo interno em determinadas faixas desestabiliza o sistema e, em outra, estabiliza.