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Vibración inducida por flujo cruzado de una placa elástica

Autores: Konstantinidis, Efstathios

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Vibración inducida por flujo cruzado de una placa elástica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Flujo
Placa
Desprendimiento de vórtices
Elasticidad
Densidad
Vibración

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se estudia el flujo cruzado sobre una placa elástica montada en la superficie y su respuesta vibratoria como una configuración bidimensional fundamental para obtener una comprensión física de la interacción del flujo viscoso con estructuras flexibles. Las ecuaciones gobernantes se resuelven numéricamente en una malla deformable utilizando un método de elementos finitos Lagrangiano-Euleriano arbitrario. El flujo turbulento se resuelve utilizando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds no estacionarias a un número de Reynolds de 2.5x10^4 basado en la altura de la placa. Las propiedades materiales de la placa se seleccionan de manera que la frecuencia estructural esté cerca de la frecuencia de desprendimiento de vórtices del borde libre de una placa rígida, que se estudia inicialmente como el caso de referencia. Los resultados muestran que la punta de la placa oscila de un lado a otro en respuesta a la carga de fluido no estacionaria a el doble de la frecuencia de desprendimiento de vórtices, lo que se atribuye a la formación secuencial de un vórtice primario desde el borde libre y un vórtice secundario cerca de la base de la placa. Se consideran los efectos de la elasticidad y la densidad de la placa en la respuesta estructural, y los resultados se compilan en términos de la velocidad reducida U* y la relación de densidad *. La desviación estándar del desplazamiento de la punta aumenta con la velocidad reducida en el rango 7.1U*18.4, independientemente de si se varía la elasticidad o la densidad de la placa. Sin embargo, la deflexión promedio de la placa en la dirección del flujo muestra un escalado diferente con U* y *, pero escala casi linealmente con el número de Cauchy U*2/*. Curiosamente, la sincronización entre el movimiento de la placa y el desprendimiento de vórtices cesa en U*=18.4, y el mecanismo de excitación en este último caso se asemeja a la inestabilidad de flutter, en lugar de la vibración inducida por vórtices que se encuentra a menores U*.

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