Experimental Investigation of the Vortex-Induced Vibration of a Curved Cylinder

Abstract

Experiments have been conducted in a water channel in order to investigate the vortex-induced vibration (VIV) response of a rigid section of a curved circular cylinder. Two curved configurations were tested regarding the direction of the approaching flow, a concave or a convex cylinder, in addition to a straight cylinder that served as reference. Amplitude and frequency response are presented versus reduced velocity for a wide Reynolds number range between 750 and 15,000. Trajectories in the cross-flow and streamwise direction are presented as well for several reduced velocities. Results show a distinct behaviour from the typical VIV of a straight cylinder highlighting the effect of curvature on vortex formation and excitation. The concave configuration presents relatively high amplitudes of vibration that are sustained beyond the typical synchronisation region. The mechanism behind the response is not yet clear, although authors suggest it might be related to some kind of buffeting excitation due to the disturbed flow from *

Two-degree-of-freedom VIV of circular cylinder with variable natural frequency ratio: Experimental and numerical investigations

“…The design of this rig was motivated by a recent collaborative work conducted at the University of Sao Paulo, Brazil (Assi et al, 2012). The KHL tank has dimensions of 76 m long by 4.57 m wide; water depth can be varied from 0.5-2.3 m. The tank is equipped with a self-propelled towing carriage on which the experimental apparatus can be firmly installed, and a variety of damping systems to calm the water rapidly between runs.…”

Modelagem de esforços de VIV em risers em catenária

“…As amplitudes de vibração transversais estão consistentes com valores de amplitudes geralmente encontrados em experimentos de VIV utilizando estruturas com o parâmetro massaamortecimento de aproximadamente 0,01 (Jauvtis & Williamson, 2004). As amplitudes de vibração na direção in-line foram menores que o usual (0,3 ~ 0,4 vezes o diâmetro), mas outros experimentos usando cilindros curvados (Assi et al, 2012) também chegaram à mesma tendência. Na Fig.…”

“…No entanto, devido à complexidade intrínseca relacionada ao fenômeno das VIVs, a maioria dos resultados experimentais foi obtida para tubos retos instalados verticalmente ou horizontalmente, que diferem significativamente dos tubos curvos em forma de catenária. Existem poucos trabalhos (Milliou et al, 2007, Assi et al, 2012 relacionados ao problema de VIV em tubos curvos, principalmente para o caso de tubos flexíveis, que são os que mais se aproximam das condições encontradas pelos riser de produção de petróleo. Embora este entendimento seja almejado, a realização de todos esses passos requisitaria um tempo muito maior que o tempo disponível para a realização de uma pesquisa de doutorado.…”

“…Além disso, recentemente alguns trabalhos focando experimentos com cilindros rígidos curvos estacionários e suportados por molas foram publicados, como pode ser visto em Miliou et al (2007) e Assi et al (2012). Desta forma, o presente trabalho apresenta uma análise apenas dos dados experimentais com tubos flexíveis em forma de catenária (Morooka et al, 2009).…”