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Fabrício Nogueira Corrêa

Título



Ferramentas Computacionais para Análise Acoplada de Sistemas Offshore

Orientador(es)



Breno Pinheiro Jacob

Resumo



As atividades de explotação de petróleo vêm avançando consideravelmente nas últimas décadas atingindo águas cada vez mais profundas, alcançando novas fronteiras, antes inconcebíveis. Recentemente, o aumento do número de linhas de ancoragens e risers conectados à plataforma motivaram o desenvolvimento de ferramentas numéricas que consideram o acoplamento entre o comportamento hidrodinâmico do casco e o comportamento hidrodinâmico/estrutural das linhas. Como produtos de tais análises acopladas, que envolve a ação de carregamentos ambientais combinando ondas, ventos e correntezas, encontram-se os resultados de movimentos da plataforma flutuante e os esforços nas linhas do sistema, que são gerados em uma mesma simulação. Entretanto, as análises acopladas exigem elevado custo computacional, incentivando, portanto, o desenvolvimento de novas estratégias de solução numérica. O objetivo deste trabalho é apresentar uma nova estratégia numérica para reduzir o custo de CPU dessa ferramenta através da aplicação de um método de redução de base aliado ao desenvolvimento de um novo algoritmo de integração numérica baseado no esquema híbrido de solução tempo-freqüência ImFGA (Implicit Fourier Green Approach). Além disto, também apresenta-se aqui uma inovadora ferramenta numérica para análise de vibrações livres de sistemas flutuantes acoplados, que podem ser avaliadas eficientemente ao longo do procedimento de integração dinâmica não-linear.

Abstract



Offshore oil exploitation activities have been recently advancing towards even deeper waters, reaching new frontiers so far not conceivable. Recently, the increasing number of mooring lines and risers that are connected to floating platforms motivated the development of numerical tools that consider the coupling between the hydrodynamic behavior of the hull and hydrodynamic/structural behavior of the lines. The results of such coupled analyses, under environmental loadings such as wind, wave and marine current, are the platform motions and the forces acting on the lines. However, coupled analyses are heavily time-consuming, therefore new numerical strategies have been developed to to optimize the efficiency of the computational tool. The focus of this work is in such a numerical strategy to reduce CPU costs, through the application of base reduction methods associated to the development of a new version of the ImFGA algorithm (Implicit Fourier Green Approach), based in a hybrid time-domain integration of the equations of dynamic motions. Besides, a new numerical tool is also presented to efficiently evaluate the free vibration modes of the floating systems along the time-domain dynamic non-linear simulation.

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