Estudio de la Estabilidad de un Tubo Flexible Recorrido por un Flujo de Aire

Abstract

En este trabajo de tesis se estudia la estabilidad de un “tubo blando” que se encuentra fijo en su extremo inferior y libre en su extremo superior cuando es recorrido por un flujo de aire ascendiente. Este tipo de sistema pertenece al área de las interacciones fluido-estructura, que es un tema actual de investigación. En este trabajo de tesis, se reportan por la primera vez estados estáticos que tienen una forma sorprendente de zig-zag, constituida por tres porciones rectas del tubo y formando ángulos abruptos entre si. Así, se registran las condiciones experimentales bajo las cuales se encuentran dichos perfiles, es decir las longitudes y los ángulos de las diferentes porciones del tubo, así como la presión del flujo. Con el próposito de analizar estos estados estables, un sistema de tres tubos rígidos, articulados entre sí es modelado, en donde las articulaciones poseen un resorte de torsión. De esta manera, se consiguió reproducir algunos estados estables encontrados experimentalmente. Mientras que estudios previos han demostrado que los tubos flexibles que están fijos por un extremo y libres por el otro se desestabilizan principalmente bajo la forma de oscilaciones periódicas (llamadas en inglés como “flutter”), este estudio revela que una inestabilidad estática puede desarrollarse también en este tipo de sistemas, que podría aparentarse a la “divergencia” que aparece en los tubos fijos por ambos lados.