Análise experimental dos coeficientes aerodinâmicos de cilindros em arranjos isolados e em tandem com dispositivos de controle passivo

Abstract

Este estudo apresenta uma análise experimental do escoamento ao redor de cilindros em configurações isoladas e em tandem, com o objetivo de avaliar dispositivos de controle passivo para redução de arrasto. Foram utilizados cilindros de 150 mm de diâmetro e 600 mm de comprimento, feitos de policloreto de vinila (PVC), testados em um túnel de vento no Laboratório de Interação Fluido-Estrutura (LIFE) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Para as configurações isoladas e em tandem, dispositivos de controle passivo como técnicas de tripping e splitter plates foram aplicados, sendo este último incluindo versões com bordos de fuga com e sem serrilhados, como dispositivos de controle do desprendimento de vórtices. As medições foram realizadas para obter os coeficientes de arrasto e de pressão nas diferentes configurações. O experimento foi conduzido com uma velocidade de escoamento de até 8 m/s, resultando em um número de Reynolds de 80000. A caracterização inicial do escoamento no túnel de vento incluiu perfis de velocidade e intensidade de turbulência, obtidos por anemometria de fio quente. Medições de forças foram realizadas utilizando uma balança de força de seis eixos, e os coeficientes de arrasto e de pressão foram calculados com base nas configurações com e sem as splitter plates. Os resultados foram comparados com estudos semelhantes da literatura, e as implicações para a redução de arrasto em diferentes regimes de escoamento são discutidas

This study presents an experimental analysis of the flow around cylinders in isolated and tandem configurations, aiming to evaluate passive control devices for drag reduction. Cylinders with a diameter of 150 mm and a length of 600 mm, made of polyvinyl chloride (PVC), were tested in a wind tunnel at the Fluid-Structure Interaction Laboratory (LIFE) of the Federal University of Santa Catarina (UFSC). For both isolated and tandem configurations, passive control devices such as boundary layer tripping techniques and splitter plates were applied, the latter including versions with serrated and non-serrated trailing edges as vortex shedding control devices. Measurements were performed to obtain the drag and pressure coefficients for the different configurations. The experiment was conducted with a flow velocity of up to 8 m/s, resulting in a Reynolds number of 80000. The initial characterization of the flow in the wind tunnel included velocity profiles and turbulence intensity, obtained using hot-wire anemometry. Force measurements were performed using a six-axis force balance, and the drag and pressure coefficients were calculated based on the configurations with and without splitter plates. The results were compared with similar studies from the literature, and the implications for drag reduction in different flow regimes are discussed.