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Modelo hidro-elástico para simular as vibrações induzidas por vórtices em cabos submersos.

Silveira, Lauro Massao Yamada Da

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2009-05-20

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Modelo hidro-elástico para simular as vibrações induzidas por vórtices em cabos submersos.
  • Autor: Silveira, Lauro Massao Yamada Da
  • Orientador: Martins, Clóvis de Arruda
  • Assuntos: Cabos De Amarração; Estruturas Offshore Semi-Submersíveis; Vórtices Dos Fluídos (Simulação Numérica); Fluid Vortices (Numerical Simulation); Mooring Lines; Semi-Submersibles Offshore Structures
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Descrição: O presente trabalho vem propor um estudo numérico qualitativo de um modelo hidro-elástico para simulação das vibrações induzidas por vórtices (VIV) em cabos submersos. O modelo é composto de um sistema acoplado de equações que descrevem tanto a estrutura quanto o fluido. A estrutura é modelada através de um oscilador elástico clássico e discretizada através de um método de massas concentradas. O fluido é considerado através de osciladores discretos baseados em modelos fenomenológicos com equação de Van der Pol ou Ginzburg-Landau. O acoplamento entre os dois ocorre na direção transversal ao escoamento local através da força de sustentação. O estudo foi feito para verificar quais tipos de comportamentos de resposta podem ser obtidos através do uso dos modelos fenomenológicos e, também, avaliar o potencial de tais modelos no ciclo de projeto na indústria atual, com foco na indústria petrolífera. Esta adequabilidade ao uso em projeto leva em conta, em primeiro lugar, a qualidade das respostas, mas também leva em conta a viabilidade da execução de simulações numéricas em tempo apropriado. Assim, um modelo numérico foi desenvolvido para permitir a integração, no domínio do tempo, deste sistema hidro- elástico. Esta integração é feita através de um método explícito de Euler e permite tratar não-linearidades dos osciladores elástico e fluido. Um conjunto de situações foi simulado numericamente, incluindo configurações verticais e também configurações em catenária. As simulações indicam alto grau de acoplamento entre os osciladores, o que leva a ressonância entre ambos na maior parte dos casos. Com relação ao comportamento do oscilador estrutural em si, foi possível observar fenômenos interessantes tais como lock-in e travelling waves, além do terceiro harmônico da vibração transversal detectado em alguns experimentos reportados em literatura. Com relação à adequabilidade do uso do modelo em projeto, considera-se que isto seja possível dada a relativa rapidez das simulações e aos resultados promissores que ainda podem ser melhorados.
  • DOI: 10.11606/T.3.2009.tde-20072009-164347
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de publicação: 2009-05-20
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português

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