O COMPORTAMENTO AERODINÂMICO DE ESTRUTURA DE PONTE COM SEÇÃO ALTERADA PELA PRESENÇA DE VEÍCULOS

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Conservação de quantidade de movimento:

[pic 4]

Conservação de massa (equação continuidade) :

[pic 5]

no qual:

ρ é a massa específica do fluido;

[pic 6] , é a tensão viscosa;

μ é a viscosidade dinâmica do fluido;

ua são as componentes de velocidade;

p é a pressão;

fa são as componentes das forças por unidade de volume no corpo.

O modelo contínuo é discretizado em elementos triangulares para representar velocidade e pressão. O mesmo não é aceito no contexto, pois violam as condições de Babuska-Brezzi.

Os problemas bidimensionais, da discretização das equações acima chega-se a um sistema linear simétrico de 3 equações e 3 incógnitas (pressão e velocidades no plano). O sistema é resolvido pelo método do gradiente conjugado mediante um procedimento, onde calculamos primeiro a pressão.

MÉTODO LES

O objetivo deste método é simular explicitamente as grandes escalas de um fluxo turbulento enquanto faz a modelagem das pequenas escalas. As equações das grandes escalas de movimento são obtidas depois de feita a filtragem das equações de Navier-Stokes. A não-linearidade das equações de Navier-Stokes impossibilita a obtenção exata das equações das quantidades filtradas e um novo termo surge, devendo então ser modelado. Detalhes da operação de filtragem das equações de Navier-Stokes podem ser encontrados em (Hallak, 2002 e De Sampaio et al., 2004).

Como resultado deste procedimento tem-se um parâmetro conhecido como tensor de Reynolds que retrata as interações entre as grandes escalas, possíveis de simular, e as escalas irresolvíveis ou sub-malha. O algoritmo emprega passos de tempo locais baseados nas escalas de tempo de convecção e difusão dos processos resolvíveis na malha atual. Esses passos de tempo são escolhidos de acordo com a expressão:

[pic 7][pic 8]

Nota-se que representa o número de Reynolds local de cada elemento e é calculado de acordo com o módulo da velocidade local e o tamanho do elemento he.

Dentre as várias vantagens no uso desse passo de tempo local, tem-se que este é conveniente para acompanhar a evolução temporal dos processos de difusão e convecção resolvível em uma malha com tamanho local he.

É importante notar que o passo de tempo dado pela 1º equação varia espacialmente de acordo com os valores locais de velocidade, propriedades físicas e geométricas da malha. Portanto, é necessário considerar a variação espacial do passo de tempo para o avanço do tempo computacional. A combinação da formulação estabilizada, o algoritmo do passo do tempo local, e definem a metodologia como simulação das grandes escalas com a submalha.

CASOS DE ANALISE

A seguir veremos que estudo dessas dinâmicas, digo o escoamento incompressível e bidimensional, e visto em muitas situações de engenharia, pois algumas estruturas estão sujeitas à ação dinâmica do vento, tais como prédios, torres dentre outras, que possuem geometrias ângulos retos. Esses módulos retangulares e quadrados, são divergentes, aos módulos circulares, a separação do escoamento ocorre em um ponto definido, independente do número de Reynolds (Re).

O ensaio foi feito com veículos de grande porte apresentados na figura abaixo:

[pic 9]

Figura (a)

[pic 10]

Figura (b)

O caminhão basculante da figura(a) tem altura de 1,3 m e largura de 2,5 m enquanto o caminhão baú da Figura(b) tem altura de 2,6 m e largura de 2,5 m.

Foram feitas as seguintes simulações:

- Perfis isolados da ponte e dos caminhões:

Ponte descarregada; caminhão basculante isolado; caminhão baú isolado.

- Perfis da ponte com os caminhões:

Ponte com caminhão basculante, ponte com caminhão baú.

As análises foram adimensionalizadas em termos das escalas de referência. As escalas de referência de comprimento são, respectivamente, as alturas dos perfis isolados. Para o conjunto da ponte com o caminhão a escala foi também a altura da ponte.

RESULTADOS (ENSAIOS)

- Ponte descarregada:

Os modelos analisados representam o trecho central de 180m e a altura constante a 7,42m, como será analisados o caso com a ponte vazia são anulados os dados da celocidade uniforme dos componentes U1= 0, U2= 0 referentes aos eixos X e Y de pontos AB e CD.

Contudo existem elementos que são considerados as estruturas de acabamento e os guardo corpos das pontes. São apresentados vários modelos e o 3º é o mais se aproxima da realidade e necessidade de obtenção dos dados.

[pic 11]

- Caminhões isolados:

Nesse caso foram avaliados pelo autor as variações dos dois tipos de veículos o caminhão basculante e o caminhão baú, e por estarem em pontos fixos e serem de aparentes formas geométricas, mesmo com as variações de suas vértice, obtiverem resultados muito próximos, se pegarmos a analise espectral de frequência