Los investigadores de A * STAR han desarrollado un modelo que puede simular las complicadas fuerzas ejercidas por el agua que fluye en una serie de cilindros que sostienen estructuras flotantes como las plataformas petrolíferas. El trabajo demuestra la utilidad de las simulaciones numéricas para investigar escenarios físicos complejos del mundo real.

Al diseñar una plataforma costa afuera, los ingenieros deben poder predecir cómo se verá afectado por el movimiento del agua de mar circundante. Como estructuras cilíndricas como intercambiadores de calor, chimeneas y tubos ascendentes, se despliegan comúnmente en el punto donde las plataformas ingresan al océano, Es fundamental comprender las fuerzas que ejerce sobre ellos el agua que fluye en las distintas condiciones del mar.

El agua que fluye alrededor de un solo cilindro crea vórtices oscilantes, corrientes de agua en remolino. Este llamado desprendimiento de vórtices puede provocar vibraciones en la estructura. Por lo general, estos alcanzan una amplitud máxima cuando la velocidad del flujo es tal que la frecuencia de oscilación de desprendimiento de vórtices está cerca de la frecuencia mecánica natural de la estructura; esto también se conoce como frecuencia de bloqueo.

Sin embargo, en el caso de varios cilindros poco espaciados, Las interacciones entre los flujos alrededor de cilindros adyacentes también crean vibraciones. La influencia de estas vibraciones inducidas por la vigilia es poco conocida, y aún no se ha desarrollado una teoría coherente para ellos.

Ahora, Vinh-Tan Nguyen, Wai Hong Ronald Chan y Hoang Huy Nguyen del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento han utilizado un enfoque de dinámica de fluidos computacional para modelar las vibraciones inducidas por la estela bajo diversas condiciones de flujo.

El equipo utiliza un modelo numérico para interacciones fluido-estructura, que tiene en cuenta los efectos acoplados de los vórtices en las respuestas de la estructura y viceversa. Probaron la confiabilidad de su enfoque comparando la predicción numérica con los resultados de dos estudios experimentales recientes. El acuerdo fue razonablemente bueno, y la simulación pudo predecir la observación empírica de que el aumento de la velocidad del flujo conduce a vibraciones de mayor amplitud. Notablemente, a diferencia del caso de un solo cilindro, la amplitud de respuesta permanece grande a medida que aumenta la velocidad del flujo, incluso lejos de la frecuencia de bloqueo. Este fenómeno es una preocupación para los elevadores desplegados en condiciones de aguas profundas en una disposición en tándem.

"Estamos trabajando para comprender mejor esos fenómenos desde una perspectiva dinámica de fluidos más detallada, ", dice Vinh-Tan Nguyen." En última instancia, nos gustaría caracterizar completamente este comportamiento y proporcionar una herramienta eficiente para que los ingenieros diseñen mejor los elevadores y estructuras costa afuera en esas condiciones similares ".