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Fenomeno del distacco Vortici si staccano alle spalle della struttura immersa nel campo di vento. Distacco generalmente alternato Regioni di bassa pressione.

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Presentazione sul tema: "Fenomeno del distacco Vortici si staccano alle spalle della struttura immersa nel campo di vento. Distacco generalmente alternato Regioni di bassa pressione."— Transcript della presentazione:

1 Fenomeno del distacco Vortici si staccano alle spalle della struttura immersa nel campo di vento. Distacco generalmente alternato Regioni di bassa pressione alternate ai lati del corpo Risultante di forza trasversale nella direzione in cui si è staccato il vortice Schema dellazione di scia n s frequenza di distacco U cr velocità critica del vento S numero di Stroual U rid =U/n o D m velocità ridotta In prima approssimazione si assume che il distacco avvenga in modo periodico Forza trasversale F L sinusoidale Forza longitudinale 0 AZIONI DELLA SCIA VORTICOSA - cilindro stazionario - ESDUpac E9631 Computer program for response of structures to vortex shedding. Structures of circular or polygonal cross section

2 Dipendenza dal numero di Reynolds Al variare di Re, cambiano le caratteristiche della scia Effetti sulla frequenza di distacco e sulla risultante di forza: CDCD Smooth cylinder Rough cylinder

3 Effetto della turbolenza sul distacco dei vortici Azione random rappresentazione mediante spettro di potenza S CL 1/( B ) Effetto della tridimensionalità del cilindro variazione del diametro variazione della velocità media modifica della scia allestremo libero numero di Strouhal locale spettro di potenza S CL locale + funzione di coerenza Tip region Main span region B parametro di banda, crescente con I u varianza del coefficiente di forza crescente con I u

4 AZIONI AEROELASTICHE - cilindro in moto nel fluido - Ampiezza del moto della struttura influenza modalità di distacco dei vortici effetto aeroelastico problema non lineare Vikery&Basu: smorzamento aerodinamico aero = f( ) Ruscheweyh: lunghezza di correlazione L s = f( ) ESDU: forza indotta funzione dellampiezza di oscillazione C L = f( ) piccole ampiezze funzione lineare ampiezze crescenti funzione non lineare crescente Lock-in grandi ampiezze funzione non lineare decrescente Self-limiting

5 Risposta allazione del distacco dei vortici Al crescere della velocità U, cresce la frequenza dominante di distacco n s fino al valore critico U c in corrispondenza del quale il distacco è in risonanza con la struttura n s =n 0. Al crescere dellampiezza di oscillazione, la risposta può essere di diversa natura a seconda delle caratteristiche della struttura. low value high value CALCOLO DELLA RISPOSTA STRUTTURALE BROAD BAND response Azione esterna random, con spettro centrato in n s ; Azione esterna parzialmente correlata (L s /H < ); Risposta random con spettro centrato in n 0. NARROW BAND response Azione esterna amplificata, sinusoidale con n s n 0 ; Azione esterna perfettamente correlata (L s /H 1); Effetto di lock-in ; Risposta sinusoidale con frequenza n 0.

6 Risposta BROAD BAND allazione del distacco dei vortici 1) Hp: Piccole ampiezze di moto 2) Si assume la forza esterna indipendente dal moto e si considera un contributo di smorzamento aerodinamico negativo equivalente 3) Si considera la risposta come un processo aleatorio e si calcola il fattore di picco g B 4 Bv = Risposta NARROW BAND allazione del distacco dei vortici 1) Hp: Piccole ampiezze di moto C L = f( ) funzione non lineare 2) Si assume la forza esterna dipendente dal moto procedimento iterativo N = N.B. Nel caso di più soluzioni, si sceglie la massima ampiezza. 3) Si considera la risposta sinusoidale deterministica g N =

7 Risposta MIXED MODE 1) Si calcola la percentuale di tempo in cui la risposta è di tipo narrow band f t 2) Si calcola la r.m.s dellampiezza media = [f t N 2 +(1-f t ) B 2 ] 1/2 = 3) Si assume il valore di picco massimo max = max[g N N ; g B B ] max = Risposta BROAD BAND allazione della turbolenza laterale Processo fluttuante di turbolenza laterale componente fluttuante di forza calcolo aleatorio di risposta dinamica Processi di forza per turbolenza laterale e distacco dei vortici statisticamente indipendenti B = [ Bv 2 + Bt 2 ] 1/2 Bt = B = Risposta BROAD BAND complessiva

8 Tipi di strutture a) parallel sides b) taperedc) steppedd) yawed cylinder sezione trasversale circolare; sezione trasversale poligonale a N lati (N 8) = sezione circolare con rugosità additiva e D R e Sezione trasversale Fasce elicoidali Alettoni aerodinamici usati per ridurre la coerenza del distacco in lock-in. N.B. Problema di ottimizzazione del progetto. Se il progetto non è ottimizzato, può indurre un aggravio delle oscillazioni!

9 Modulo Microsoft Excel Celle di INPUT Celle di INPUT OPZIONALE Celle di OUTPUT Run Case/Input Genera un set completo di dati e parametri intermedi in corrispondenza di un solo valore di velocità V H /(n j D m ) Run Batch Genera un set completo di dati in corrispondenza di una serie di valori di velocità V H /(n j D m ) di input e produce i grafici. N.B. Case/Input deve sempre precedere Batch. Save Input/Output Permette di salvare dati di INPUT, di OUTPUT e grafici in un Foglio di lavoro separato. La copia non subisce le successive modifiche al foglio di calcolo. Foglio di lavoro Calc. Sht contiene celle destinate ai dati di INPUT, di OUTPUT e ai GRAFICI. Il foglio di lavoro è diviso in due zone corrispondenti a due passi successivi di calcolo e richiedono due livelli successivi di INPUT. Aspetti generali Elaborazione Salvataggio Il foglio di lavoro aperto ha un nome di default (E9631v _1.xls). Successive modifiche di INPUT variano i dati salvati.

10 + 3 NODI Esempio Dati di INPUT della struttura e del campo di vento 1) Dawros 2) EC1 con dati di norma italiana ZONA 7, CAT. III Section 8 e Annex B


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