A Figura 1 mostra uma ilustração da configuração estudada. Um cilindro de massa m apoiado por uma mola e um amortecedor, livre para vibrar na direção transversal e imerso num escoamento uniforme.
Figura 1. Configuração estudada
O código numérico foi validado para simulações de vibração-induzida por vórtices pela duplicação precisa dos resultados experimentais de Khalak e Williamson (1996). Portanto, os mesmos parâmetros experimentais foram considerados durante a simulação numérica. A mesma razão de massa Cm=1,88, razão de amortecimento x=5.42x10-3 e velocidade reduzida variando de 2 a 12, correspondendo a uma variação de número de Reynolds de 2000 a 12000.
A Figura 2 mostra os resultados experimentais de Khalak e Williamson (1996) e os resultados numéricos de Wanderley et al. (2008) para a resposta em amplitude do cilindro em função da velocidade reduzida. A concordância entre os resultados numéricos e experimentais é muito boa e mostra a boa precisão do código computacional.
Figura 2. Resposta em amplitude do cilindro
A Figura 3 mostra uma comparação entre os resultados numéricos de Wanderley et al. (2008) e os dados experimentais de Khalak e Williamson (1996) para a freqüência de vibração do cilindro. A freqüência de vibração está normalizada pela freqüência natural do sistema massa mola na água, considerando-se o efeito de massa adicional potencial (Ca=1). A concordância entre os resultados numéricos e experimentais é novamente muito boa e confirma a qualidade do código numérico.
Figura 3. Freqüência de vibração do cilindro
A animação e a série temporal abaixo foram obtidas para velocidade reduzida 5,2. Esta velocidade reduzida corresponde ao pico da ramificação superior da Figura 2.
Animação 1. Campo de vorticidade
Figura 4. Série temporal do deslocamento e coeficiente de sustentação