Una Nueva Formulación de Elementos Finitos para la Resolución de Problemas de Vibraciones en Sistemas Fluido-Estructura

Abstract

En este trabajo se presenta una nueva formulación de elementos finitos para el estudio de vibraciones de tubos rígidos montados elásticamente sumergidos en un fluido contenido en una cavidad rígida. Este problema es de gran interés ya que tiene aplicaciones relevantes en la industria nuclear. Se propone una formulación variacional del problema de autovalores válida para fluidos compresibles e incompresibles. En la misma se emplean presiones y velocidades como variables primarias. Luego, la presión en el fluido se aproxima utilizando elementos triangulares lineales, mientras que para las velocidades se emplean los denominados elementos MINI. La interacción entre los sólidos y el fluido se introduce utilizando multiplicadores de Lagrange. Para la validación del código se utilizan resultados de un problema con solución analítica. La robustez del método se evalúa haciendo tender la velocidad de propagación del sonido c en el fluido a infinito, lo que, además, permite verificar que el modelo utilizado contempla fluidos compresibles e incompresibles.