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Confronto tra Analisi Wavelet e HHT per i fenomeni di impatto fluido-struttura

Informazioni tesi

  Autore: Valerio Farano
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria Civile e Industriale
  Corso: Ingegneria industriale
  Relatore: Giorgio Graziani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 108

Per la corretta comprensione di tutti gli aspetti fenomenologici che vengono coinvolti nell'interazione idroelastica tra fluido e struttura si impiegano le più moderne tecniche di analisi dei segnali. Questi fenomeni infatti sono fortemente non lineari e tempo varianti, ragioni per le quali le tecniche classiche dovute a Fourier non sono più sufficienti per un'analisi soddisfacente. Lo scopo dell'attività di tesi è stato quello di confrontare le performance della moderna Trasformata di Hilbert Huang (HHT) con la più consolidata Trasformata Wavelet (WT) . Per questo fine è stato sviluppato un codice di calcolo con Matlab per l'implementazione delle due tecniche e la validazione dell'HHT mediante la WT.
Si presentano delle scelte originali per problematiche riguardanti l'HHT quali ortogonalità, criteri di stop 'energy-based' per il processo di sifting, scelta del metodo di interpolazione. Si sono analizzati dei segnali analitici per la convalida degli algoritmi implementati. Si è applicato il codice all'analisi di tre casi fondamentali ottenuti dalla campagna sperimentale quali un impatto senza formazione della cavità di aria e due impatti con formazione della cavità d'aria. Con l'HHT è stato possibile comprendere tempi caratteristici dei fenomeni centrali quali implosione della bolla e modi propri della struttura, attraverso il filtraggio è stato possibile calcolare le deformate quasi statiche della struttura e lo smorzamento idro-strutturale dei singoli modi. Inoltre i risultati sono stati pienamente convalidati della WT ma hanno presentato una qualità nettamente migliore.

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Capitolo 1 Introduzione Sommario Il presente lavoro di tesi si inserisce all’interno di un lone di indagine scientica che si pone come obiettivo principale lo studio di fenomeni idroelastici durante l’impatto uido-struttura causato dal fenomeno di sloshing. Con il termine impatto uido-struttura si intende l’interazione violenta di una struttura contro la supercie libera di un uido mentre con il termine anglosassone sloshing si indica il moto instabile di un uido all’interno di un contenitore parzialmente riempito posto in oscillazione forzata. A causa del suo carattere impulsivo, il fenomeno pu o essere molto pericoloso per la struttura; in particolare, quando i tempi caratteristici della sollecitazione idrodinamica sono confrontabili con le frequenze proprie della struttura, possono insorgere fenomeni idroelastici con possibili conseguenze dannose per la struttura stessa. A causa della complessit a fenomenologica coinvolta, il problema idroelastico nell’impatto uido-struttura e stato arontato dapprima dal punto di vista teorico-sperimentale, anche al ne di fornire indicazioni utili per una modellistica numerica appropriata. Pertanto e nata l’esigenza di individuare opportune tecniche di analisi che riescano a estrarre le maggiori informazioni possibili dai segnali sperimentali registrati. Quest’ultimo punto costituisce lo scopo principale del presente lavoro di tesi. Verranno descritte e utilizzate diverse tecniche di analisi in frequenza del segnale, che vanno dalla classica Trasformata di Fourier, alle tecniche di analisi Wavelet e no alla Trasformata di Hilbert-Huang. Motivazioni La fenomenologia dell’impatto uido-struttura e molto complessa e coinvolge diversi aspetti dell’evoluzione del campo uidodinamico e della risposta strutturale. Innanzitutto, poich e la struttura vibra mentre viene lambita dal uido, la massa aggiunta idrodinamica inuenza le frequenze naturali di vibrazione della struttura. Inoltre, poich e la

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Parole chiave

matlab
wavelet
fft
sloshing
fluid-structure interaction
hilbert-huang transform
empirical mode decomposition
emd
hht
hydroelasticity

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