Vibrações de vento cruzado
Introdução
Em geral
Uma rua de vórtices de Von Kármán, também conhecida como vórtices de Von Kármán é um padrão repetitivo de vórtices giratórios causados pela separação instável da camada de fluido à medida que ela passa sobre corpos submersos. Deve seu nome ao engenheiro e estudante de dinâmica de fluidos, Theodore von Kármán.[1] Esses vórtices ou redemoinhos repetitivos são responsáveis por fenômenos como o som causado pela vibração de linhas telefônicas ou linhas de energia suspensas e a vibração da antena de um carro em determinadas velocidades.
Análise
As ruas de vórtices de Von Kármán ocorrem apenas quando o número de Reynolds (Re) registra determinados valores, geralmente superiores a 90. O número de Reynolds é uma medida da relação entre forças inerciais e viscosas no fluxo de um fluido, que pode ser definida pela seguinte fórmula:.
A faixa de valores de Re oscilará dependendo do tamanho e formato do corpo a partir do qual os vórtices são produzidos bem como de suas contracorrentes, ou seja, seus redemoinhos ou redemoinhos, bem como dependendo da viscosidade cinemática do fluido. Quando se trata de faixas altas de Re (47<Re<10 para cilindros circulares), redemoinhos são produzidos em cada lado do corpo, formando em seu rastro duas fileiras de vórtices "Wake (traço)"), cujos centros se alternam, estando em cada fileira localizados em uma posição intermediária em relação aos da outra. Finalmente, a energia é consumida pela viscosidade e o padrão se dispersa em função da distância da fonte.
Quando apenas um vórtice é produzido, um padrão de fluxo assimétrico se forma ao redor do corpo e a distribuição de pressão muda. Essa produção de vórtices pode causar forças laterais periódicas no corpo, causando vibrações. Se o vórtice emitir frequências semelhantes às de um corpo ou estrutura, ele produz ressonância "Ressonância (mecânica)"), afetando linhas telefônicas, tocando redes elétricas ou fazendo com que antenas de rádio "Antena (rádio)") vibrem mais fortemente em determinadas velocidades.
Para um aerofólio o comprimento de referência depende da análise. Na verdade, a corda do aerofólio é geralmente escolhida como o comprimento de referência também para o coeficiente aerodinâmico para seções de asa e aerofólios finos, onde o objetivo principal é maximizar o coeficiente de sustentação ou a relação sustentação/arrasto (isto é, como é usual na teoria do aerofólio fino, empregar-se-ia a corda de Reynolds como o parâmetro de velocidade do fluxo para comparar diferentes aerofólios). Por outro lado, para carenagens e escoras o parâmetro dado é normalmente a dimensão da estrutura interna a racionalizar (pensemos para simplificar que se trata de uma viga com secção circular), e o objetivo principal é minimizar o coeficiente de arrasto ou a relação arrasto/sustentação. O principal parâmetro de projeto que naturalmente também se torna um comprimento de referência é, portanto, a espessura do perfil (a dimensão do perfil ou área perpendicular à direção do fluxo), e não a corda do perfil.