Thiago Ângelo Gonçalves de Lacerda
Título
Estimativa dos Movimentos Induzidos por Vórtices em Plataformas Flutuantes Através de um Oscilador do Tipo Van Der Pol
Resumo
Este trabalho tem por objetivo propor o uso de uma metodologia numérica baseada no domínio do tempo para avaliar problemas de movimentos induzidos por vórtices (VIM) em unidades flutuantes. Estes movimentos podem afetar a vida útil dos risers conectados a plataforma. A natureza do fenômeno sugere que o comportamento do fluido possa ser representado por um simples oscilador não linear e auto excitado; desta forma, o modelo aqui descrito utiliza uma equação do tipo Van der Pol com uma variável que representa o fluido para descrever os efeitos deste fenômeno. Uma das grandes vantagens deste método é o seu baixo custo computacional quando comparado com metodologias que utilizem CFD.
Neste trabalho, será apresentada uma metodologia numérica voltada para a estimativa do VIM sobre plataformas do tipo monocoluna e semi-submersível, a qual foi implementados em programa de análise dinâmica não linear para um corpo rígido com 6 (seis) graus de liberdade.
Esta implementação cria uma ferramenta que combine baixo custo computacional e precisão nos resultados satisfatórios para avaliação do fenômeno de VIM, capaz de ser utilizada no projeto das estruturas como risers e linhas de ancoragem.
Abstract
The thesis main objective is the proposal of a numerical method based on a time domain methodology in order to aid in problems involving Vortex Induced Motions (VIM) on floating units. These motions could increase significantly the fatigue damage on risers connected to the platform. The nature of the phenomenon suggests that the behavior of the fluid could be represented by a simple nonlinear and self excited oscillator, the model described here uses a Van der Pol equation type with a variable that represents the fluid to describe the forces of this phenomenon. One of the great advantages of this method is its low computational cost when compared to other methods that uses Computational Fluid Dynamics (CFD). This work will present a numerical tool devoted to evaluate the VIM acting on monocolumn or semi-submersible platforms, this model was implemented in a nonlinear dynamic analysis program with a 6 (six) degrees of freedom rigid body. The purpose of this program, is to create a tool that combines low computational cost with high accuracy of results that can be used in the design of offshore structures such as risers and mooring lines, assisting in the VIM phenomenon consideration.
