Tesis doctoral de Antonio Barrero Gil
Esta tesis está incluida en la disciplina de la aeroelasticidad. En ella se formulan modelos matemáticos simplificados (que adoptan la forma de osciladores) para describir la interacción entre una corriente de aire y un objeto flexible de forma roma. La propuesta de estos modelos puede ser de interés para el estudio del efecto del viento sobre estructuras pertenecientes al ámbito civil, como puentes esbeltos, rascacielos, tendidos eléctrico, chimeneas, antenas de radio, y un largo etcétera. Asimismo pueden ayudar a estudiar el efecto del viento sobre elementos naturales, ya sean árboles o vegetación diversa. A lo largo de la tesis se estudian en detalle tres fenómenos aeroelásticos pertenecientes al ámbito de la aerodinámica civil. Dos de ellos presentan la particularidad de ocurrir para valores extremos de la velocidad reducida (parámetro que compara dos tiempos característicos: el asociado al movimiento de la estructura y el asociado al flujo), lo que permite introducir hipótesis simplificatorias en la descripción de las fuerzas aerodinámicas. en primer lugar se estudia el galope transversal. Se trata de un fenómeno aeroelástico que aparece cuando las fuerzas aerodinámicas asociadas a las pequeñas oscilaciones de la estructura tienen un carácter desestabilizante. Generalmente la velocidad reducida es grande frente a la unidad y se puede suponer la hipótesis cuasiestacionaria. Esta hipótesis permite caracterizar el fenómeno en función de datos aerodinámicos estáticos. Se ha desarrollado un modelo de un grado de libertad sometido a fuerzas aerodinámicas no lineales, se estudia su dinámica y en particular se analizan las condiciones para que aparezca el fenómeno de histéresis. Los resultados obtenidos indican que dicho fenómeno está directamente relacionado con la aparición de puntos de inflexión en la curva de la fuerza aerodinámica estática en dirección transversal a la corriente respecto del ángulo de la corriente incidente. en otro capítulo de la tesis se formula un modelo para determinar la carga aerodinámica de carácter transitorio en un elemento de señalización del trasporte terrestre inducida por el paso de un vehículo. Dicho modelo está basado en uno previo propuesto por ángel sanz-andrés (2004). El análisis realizado se restringe a situaciones en las que la velocidad reducida es pequeña frente a la unidad y, por tanto, únicamente se consideran efectos aerodinámicos de origen no circulatorio. Una vez formulado el modelo se realiza un estudio numérico para determinar la influencia de los parámetros mecánicos del elemento de señalización (masa, amortiguamiento y rigidez) en la fuerza aerodinámica. Se han obtenido resultados que indican un sobreesfuerzo en el elemento de señalización asociado a los efectos aeroelásticos, así como la aparición de ciclos de carga secundarios. Finalmente, se aborda el estudio de las oscilaciones inducidas por una calle de torbellinos. Este fenómeno se produce típicamente con valores de la velocidad reducida de orden unidad, que hace aun más complejo si cabe su análisis. Para este estudio hemos desarrollado un modelo fenomenológico simple de un grado de libertad. Los resultados obtenidos con el modelo son razonablemente buenos en comparación con datos experimentales existentes. El ingrediente esencial que diferencia el modelo elaborado de otros existentes es que requiere como datos de entrada parámetros aerodinámico estáticos. Además, se han diseñado y realizado experimentos de visualización, basados en la técnica de la precipitación electrolítica, sobre un cilindro que se desplaza por un tanque de agua a la vez que oscila transversalmente, con idea de contrastar las hipótesis introducidas en la elaboración del modelo. Los resultados obtenidos son bastante satisfactorios.
Datos académicos de la tesis doctoral «Dinámica de osciladores aeroelasticos«
- Título de la tesis: Dinámica de osciladores aeroelasticos
- Autor: Antonio Barrero Gil
- Universidad: Politécnica de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 17/07/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Angel Pedro Sanz Andres
- Tribunal
- Presidente del tribunal: jose Meseguer ruiz
- Fernando Zayas hinojosa (vocal)
- Miguel angel Astiz suarez (vocal)
- Jaime Gibert pedrosa (vocal)