Дослідження поздовжньо-поперечних коливань водовіддільної колони при нерегулярному хвилюванні моря
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132661Ключові слова:
водовіддільна колона, напружено-деформований стан, імітаційна модель, поздовжньо-поперечні коливання, нерегулярне хвилювання моря, modelicaАнотація
Розглянуто побудову уточненої математичної моделі поздовжньо-поперечних коливань водовіддільної колони в площині дії векторів швидкості потоку рідини, що омиває колону. Дана модель дає змогу вивчати напружено-деформований стан водовіддільної колони із одночасним впливом на неї з боку моря і зміною зусилля натягу її верхнього кінця. Окрім цього в моделі уточнено силовий вплив, що чиниться на водовіддільну колону з боку промивальної рідини, яка протікає по ній.
На основі розробленої математичної моделі створено імітаційну модель роботи системи «бурове судно – натяжна система водовіддільної колони канатного типу – водовіддільна колона» в мові моделювання modelica і проведено серію чисельних експериментів при різній висоті нерегулярного хвилювання моря. Отримані результати показують, що запропонована модель дає на 22–40 % більші розрахункові значення амплітуди поперечних коливань і на 10–25 % більші розрахункові значення згинаючих моментів в критичних січеннях в порівнянні із результатами класичної моделі поперечних коливань. Найбільше розходження результатів моделювання спостерігається при помірному хвилюванні моря і з ростом висоти хвилювання розбіжність двох моделей зменшується. Виходячи із отриманих результатів в прикладних задачах по дослідженню роботи водовіддільної колони при помірному хвилюванні моря не рекомендується нехтувати впливом зміни в часі сил натягу водовіддільної колони
Посилання
- Tihonov, V. S. (1988). Prikladnaya mekhanika glubokovodnyh kolon trub. Moscow: VNIIEgazprom, 31.
- Chakrabarti, S. K., Frampton, R. E. (1982). Review of riser analysis techniques. Applied Ocean Research, 4 (2), 73–90. doi: 10.1016/s0141-1187(82)80002-3
- Slabyi, O. O. (2013). Doslidzhennia dynamiky burovoi systemy pid chas burinnia sverdlovyn na mori (ohliad). Prykarpatskyi visnyk Naukovoho tovarystva im. Shevchenka. Chyslo, 1 (21), 256–320.
- Morooka, C. K., Coelho, F. M. et. al. (2006). Dynamic behavior of a top tensioned riser in frequency and time domain. Proceedings of the Sixteenth (2006) International Offshore and Polar Engineering Conference San Francisco. California, 31–36.
- Coelho, F. M., Shiguemoto, D. A., Morooka, C. K. (2005). Description of a vertical riser behavior in frequency and time domain. 18th International Congress of Mechanical Engineering.
- Niedzwecki, J. M., Liagre, P.-Y. F. (2003). System identification of distributed-parameter marine riser models. Ocean Engineering, 30 (11), 1387–1415. doi: 10.1016/s0029-8018(02)00110-5
- Torres, L., Verde, C., Besançon, G., Avilés, J. D. (2014). Modeling and Identification of the Restoring Force of a Marine Riser. IFAC Proceedings Volumes, 47 (3), 73–78. doi: 10.3182/20140824-6-za-1003.01794
- Montoya-Hernández, D. J., Vázquez-Hernández, A. O., Cuamatzi, R., Hernandez, M. A. (2014). Natural frequency analysis of a marine riser considering multiphase internal flow behavior. Ocean Engineering, 92, 103–113. doi: 10.1016/j.oceaneng.2014.09.039
- Wang, Y., Gao, D., Fang, J. (2014). Analysis of Riser Mechanical Behavior Using Beam-Column Theory. International Petroleum Technology Conference. doi: 10.2523/iptc-17745-ms
- Wang, Y., Gao, D., Fang, J. (2015). Coupled dynamic analysis of deepwater drilling riser under combined forcing and parametric excitation. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 27, 1739–1747. doi: 10.1016/j.jngse.2015.10.038
- Kuiper, G. L., Brugmans, J., Metrikine, A. V. (2008). Destabilization of deep-water risers by a heaving platform. Journal of Sound and Vibration, 310 (3), 541–557. doi: 10.1016/j.jsv.2007.05.020
- Keber, M., Wiercigroch, M. (2008). Dynamics of a vertical riser with weak structural nonlinearity excited by wakes. Journal of Sound and Vibration, 315 (3), 685–699. doi: 10.1016/j.jsv.2008.03.023
- Chatjigeorgiou I. K. (2008). A finite differences formulation for the linear and nonlinear dynamics of 2D catenary risers. Ocean Engineering, 35 (7), 616–636. doi: 10.1016/j.oceaneng.2008.01.006
- Zhang, L., Wu, H., Yu, Y., Zeng, X., Zhou, J., Xie, B. et. al. (2015). Axial and Transverse Coupled Vibration Characteristics of Deep-water Riser with Internal Flow. Procedia Engineering, 126, 260–264. doi: 10.1016/j.proeng.2015.11.238
- Chatjigeorgiou, I. K., Mavrakos, S. A. (2005). Nonlinear resonances of parametrically excited risers – numerical and analytic investigation for Ω=2ω1. Computers & Structures, 83 (8-9), 560–573. doi: 10.1016/j.compstruc.2004.11.009
- Leklong, J., Chucheepsakul, S., Kaewunruen, S. (2008). Dynamic Responses of Marine Risers/Pipes Transporting Fluid Subject to Top End Excitations. Proceedings of the Eighth (2008) ISOPE Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium, 105–112.
- Kaewunruen, S., Chiravatchradej, J., Chucheepsakul, S. (2005). Nonlinear free vibrations of marine risers/pipes transporting fluid. Ocean Engineering, 32 (3-4), 417–440. doi: 10.1016/j.oceaneng.2004.07.007
- Slabyi, O. O. (2014). Doslidzhennia dynamichnoi skladovoi natiahu vodoviddilnoi kolony za nerehuliarnoi khytavytsi burovoho sudna. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch, 1 (50), 119–131.
- Meyer, G. H. (2015). The time-discrete method of lines for options and bonds. New Jersey: World Scientific Pub., 288. doi: 10.1142/9292
- Chakrabarti, S. K. (Ed.) (2005). Handbook of Offshore Engineering. Elsevier, 1321.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Orest Slabyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
