AVALIAÇÃO DAS CARGAS DE SLAMMING EM ESTRUTURAS SUBMARINAS UTILIZANDO O MÉTODO SPH
| Autor: | GUSTAVO GARCIA MOMM |
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| Přispěvatelé: | IVAN FABIO MOTA DE MENEZES, ALLAN CARRE DE OLIVEIRA, MARCELO DE ANDRADE DREUX |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2016 |
| Zdroj: | Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) instacron:PUC_RIO |
| Popis: | Estruturas submarinas utilizadas nos sistemas de produção de óleo e gás offshore são normalmente projetadas para permanecerem no leito marinho por décadas. Para a grande maioria dessas estruturas a instalação é uma etapa crítica que pode requerer recursos dispendiosos e significativos esforços de engenharia. A descida de estruturas submarinas em regiões de ondas marinhas é uma operação complexa, uma vez que envolve acelerações desses corpos induzidas pelos movimentos das embarcações que, associados com os deslocamentos da superfície do mar, podem levar a significativas cargas de impacto nessas estruturas durante a entrada na água. O estágio inicial do impacto durante a entrada na água tem sido tema de muita pesquisa no último século, desde os trabalhos pioneiros de von Kármán e Wagner sobre a hidrodinâmica do pouso de hidroaviões. O cenário do impacto da proa de navios na superfície do mar também tem sido objeto de estudo, uma vez que pode levar a danos localizados ou mesmo catastróficos ao casco. Diferentes métodos numéricos têm sido aplicados para análise desse problema. A principal contribuição desse trabalho é a utilização do método numérico Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para estimar as cargas de slamming em corpos rígidos durante a entrada na água considerando superfícies em repouso e sob o efeito de ondas. Inicialmente é introduzida a fundamentação teórica básica sobre o impacto hidrodinâmico, seguida da descrição do método SPH. Aplicações do SPH para simular a entrada na água de corpos rígidos são apresentadas considerando casos em queda livre e com velocidade constante e os resultados são comparados com experimentos e simulações numéricas obtidos na literatura. A presença de ondas regulares durante a entrada na água com velocidade constante também é considerada. Os resultados numéricos obtidos neste trabalho demonstram a viabilidade da abordagem proposta para estimar as cargas de slamming em estruturas submarinas durante a entrada na água. Subsea structures employed on offshore oil and gas production systems are commonly designed to be laid on seafloor for decades. For most of these structures the installation is a critical stage and may require costly resources and significant engineering effort. Lowering subsea structures through the wave zone is a complex operation as it involves accelerations of these bodies induced by the vessel motion which, associated to the sea surface displacements, may lead to significant impact loads on these structures during water entry. The initial stage of impact during water entry has been a subject of many researches over the past century since the pioneering work of von Kármán and Wagner on the hydrodynamics of an alighting sea plane. The scenario of impact of the forebody of a ship on the sea surface has also been subject of studies, as it may cause localized and eventually catastrophic damage to the hull. Different numerical methods have been applied to the analysis of this problem. The main contribution of this work is the use of the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method to estimate slamming loads on rigid bodies during water entry considering both calm and wavy surfaces. A basic theoretical background on hydrodynamic impact load is firstly introduced, followed by the description of the SPH method. Applications of SPH to simulate water entry of rigid bodies considering both free fall and constant velocity cases are presented and results are compared with experiments and numerical simulations from the literature. The presence of regular waves during constant velocity water entry is also considered. The numerical results obtained here demonstrate the effectiveness of the proposed approach to estimate slamming loads on subsea structures during water entry. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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