ANÁLISE DINÂMICA LINEAR PLANA DE UM TUBO CONDUZINDO FLUIDO COM MASSA ADICIONADA SOB DIFERENTES CONDIÇÕES DE CONTORNO
Este trabalho apresenta a análise dinâmica linear plana de um tubo conduzindo fluido em escoamento interno, considerando diferentes condições de contorno e a presença de massa adicionada ao sistema. O modelo é formulado com base na teoria de vigas de Euler-Bernoulli e na hipótese de pequenas deflexões, considerando um fluido incompressível e homogêneo em escoamento longitudinal. A equação de movimento do sistema é obtida a partir dos princípios da Mecânica dos Fluidos e da Mecânica Estrutural, mediante a aplicação das equações de conservação, do Teorema do Transporte e do balanço da quantidade de movimento, complementados pelo equilíbrio mecânico dos elementos diferenciais de fluido e de tubo. A partir da equação dimensional de movimento, realiza-se a adimensionalização do modelo, permitindo identificar os parâmetros adimensionais associados às propriedades do tubo, do fluido e à velocidade de escoamento. A estabilidade dinâmica do sistema é investigada em função desses parâmetros, com determinação das condições associadas à perda de estabilidade e à velocidade crítica do escoamento. Para a solução numérica, emprega-se o Método dos Elementos Finitos na discretização espacial, com obtenção das matrizes globais de massa, rigidez, Coriolis e contribuição centrífuga, incluindo-se a massa adicionada. A resposta dinâmica é determinada por métodos de integração no tempo, considerando os métodos de Diferenças Finitas, Newmark e Wilson-θ, permitindo comparar suas respostas para diferentes condições de contorno e parâmetros do sistema. Os resultados numéricos são utilizados para analisar o comportamento dinâmico do tubo, a influência da velocidade de escoamento, das propriedades físicas e das condições de contorno, bem como os efeitos da massa adicionada sobre a resposta do sistema. A formulação matemática e a implementação computacional são verificadas por meio de comparações com resultados de referência e análises de consistência física e matemática.