การสั่นอิสระในระนาบและนอกระนาบของท่อลำเลียงของไหลแบบคาร์ทีนารีในทะเลลึก
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความวิจัยนี้นำเสนอพฤติกรรมการสั่นอิสระใน 3 มิติของท่อลำเลียงของไหลแบบคาร์ทีนารีในทะเลลึก แบบจำลองสมการแปรผันของท่อได้รับการพัฒนาขึ้นโดยอาศัยหลักการงานและพลังงาน การเสียรูปจากการดัดและการเสียรูปตามแนวแกน ได้รับการพิจารณาสำหรับพลังงานความเครียดเสมือน งานเสมือนเนื่องจากแรงกระทำภายนอกประกอบด้วยงานจากน้ำหนักประสิทธิผลของท่อ การเคลื่อนที่ของไหลภายในท่อ กระแสน้ำทะเล และปฏิสัมพันธ์ระหว่างท่อกับผิวดินใต้ท้องน้ำ วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบไม่เป็นเชิงเส้นร่วมกับกระบวนการทำซ้ำถูกใช้คำนวณหารูปร่างการวางตัวในระนาบของท่อที่สภาวะสมดุลสถิตซึ่งเป็นสภาวะเริ่มต้นสำหรับการวิเคราะห์การสั่นอิสระใน 3 มิติ สมการครอบคลุมปัญหาสมดุลพลศาสตร์ในรูปของเมทริกซ์ถูกจัดรูปสำหรับปัญหาค่าเจาะจงในการคำนวณหาความถี่ธรรมชาติและโหมดการสั่นของท่อลำเลียงของไหลแบบคาร์ทีนารี โดยการศึกษาได้มุ่งเน้นที่จะจำแนกค่าความถี่ธรรมชาติสำหรับการสั่นอิสระในระนาบและนอกระนาบ และโหมดการสั่นของท่อลำเลียงของไหลแบบคาร์ทีนารี ผลการวิเคราะห์เชิงตัวเลขแสดงให้เห็นว่าผลกระทบจากสติฟเนส เนื่องจากรูปทรงเชิงเรขาคณิตทำให้ท่อเกิดการสั่นนอกระนาบก่อนการสั่นในระนาบ แอมพลิจูดสูงสุดของการสั่นเกิดขึ้นที่ตำแหน่งใกล้กับท้องน้ำและจำนวนจุดดัดกลับบนเส้นโค้งการสั่นจะเพิ่มขึ้นตามลำดับโหมดของการสั่น
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
References
C. P. Sparks, Fundamentals of marine riser mechanics: Basic principles and simplified analyses, Pennwell Corporation, Oklahoma, USA, 2007.
E. H. Phifer, F. Kopp, R. C. Swanson, D. W. Allen, and C. G. Langner, “Design and installation of auger steel catenary risers,” presented at the Offshore Technology Conference, Houston, TX, OTC 7620, 1994.
B. B. Mekha, “New frontiers in the design of steel catenary risers for floating production systems,” Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, vol. 123, no. 4, pp. 153–158, 2001.
O. B. Serta, M. M. Mourelle, F. W. Grealish, S. J. Harbert, and L. F. A. Souza, “Steel catenary riser for the marlim field FPS P-XVIII,” presented at the Offshore Technology Conference, Houston, TX, OTC 8069, 1996.
J. Wang, S. Fu, R. Baarholm, J. Wu, and C. M. Larsen, “Fatigue damage of a steel catenary riser from vortex-induced vibration caused by vessel motions,” Marine Structures, vol. 39, pp. 131–156, 2014.
K. Klaycham, C. Athisakul, and S. Chucheepsakul, “Nonlinear response of marine riser with large displacement excited by Top-end vessel motion using penalty method,” International Journal of Structural Stability and Dynamics, vol. 20, no. 4 pp. 1–25, 2020.
H. Chen, S. Xu, and H. Guo, “Nonlinear analysis of flexible and steel catenary risers with internal flow and seabed interaction effects,” Journal of Marine Science and Application, vol. 10, pp. 156–162, 2011.
C. Athisakul, T. Phanyasahachart, K. Klaycham, and S. Chucheepsakul, “Static equilibrium configurations and appropriate applied top tension of extensible marine riser with specified total arc-length using finite element method,” Engineering Structures, vol. 34, pp. 271–277, 2012.
C. Athisakul, K. Klaycham, and S. Chucheepsakul, “Critical top tension for static equilibrium configuration of a steel catenary riser,” China Ocean Engineering, vol. 28, no. 6, pp. 829–842, 2014.
I.K. Chatjigeorgiou, “A finite differences formulation for the linear and nonlinear dynamics of 2D catenary risers,” Ocean Engineering, vol. 35, no. 7, pp. 616–636, 2008.
I. K. Chatjigeorgiou, “Three dimensional nonlinear dynamics of submerged, extensible catenary pipes conveying fluid and subjected to end-imposed excitations,” International Journal of Non-Linear Mechanics, vol. 45, no. 7, pp. 667–680, 2010.
G. Moe and Ø. Arntsen, “An analytic model for static analysis of catenary risers,” in Proceedings of the 10th International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium, 20001, pp. 248–253.
S. C. Li and N. Chau, “Dynamic Response of Deepwater Lazy-wave Catenary Riser,” presented at the Deep Offshore Technology International, Amsterdam, Netherlands, December 2010.
K. Klaycham, C. Athisakul, and S. Chucheepsakul, “Nonlinear vibration of marine riser with large displacement,” Journal of Marine Science and Technology, vol. 22, no. 2, pp. 361–375, 2017.
K. Klaycham, C. Athisakul, and S. Chucheepsakul, “Large amplitude vibrations of a deepwater riser conveying oscillatory internal fluid flow,” Ocean Engineering, vol. 217, pp. 107966-1-15, 2020.
J. R. Morison, M.P. O’Brien, J. W. Johnson, and S. A. Schaaf, “The force exerted by surface waves on piles,” Petroleum Transactions, American Institute of Mining Eng, vol. 189, pp. 149–154, 1950.
C. Athisakul, T. Monprapussorn, and S. Chucheepsakul, and A. Variational, “Formulation for three-dimensional analysis of extensible marine riser transporting fluid,” Ocean Engineering, vol. 38, no. 4, pp. 609–620, 2011.
C. P. Pesce, A. L. C. Fujarra, R. T. Goncalves, G. R. Franzini, R. Salles, and P. Mendes, “further experimental investigations on vortex self-induced vibrations (VSIV) with a smallscale catenary riser model,” in Proceedings of the 36th International Conference on Ocean, Offshores Mechanics and Arctic Engineer OMAE2017, 2017, pp. 1–12.