Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tepedino, Alexandre Figueira
Data de Publicação: 2007
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/18304
Resumo: Unsteady liquid flow in pipelines is usually described by using onedimensional models and, in a procedure referred to as quasi-steady approximation, friction losses are estimated by formulae derived for steady state flow conditions. The assumption is that the friction loss during transient flow conditions can be approximated by the friction loss obtained for steady flow, with an average velocity equal to the instantaneous transient velocity. However, during unsteady flow conditions the velocity profile can be considerably different from the steady flow. The shear stress at the pipe wall and the mean velocity are not in phase. Therefore, friction losses computed according to the quasi-steady approximation are inaccurate, especially in fast transients. To overcome this, the concept of frequency-dependent friction was proposed, including the time history of the mean flow velocity and acceleration, resulting in better correlation to experimental data. On-line and off-line transient simulations performed for liquid pipelines are traditionally carried out by employing the quasi-steady approximation. Therefore, questions arise as to the suitability of this simple friction model to some real world applications, such as the specification of surge relief valves and the performance of real-time transient model for leak detection and leak location systems. This work presents an investigation of situations in which the use of a frequency-dependent friction model could bring additional improvement for the petroleum and products pipeline simulation. To do so, through computer simulations, the predictions of both quasi-steady and unsteady friction models, for short and long lines, operating under a range of Reynolds numbers, are compared and the significance of the friction model is evaluated.
id UFF-2_854c62a846e18e88d2cf76cd82d60f12
oai_identifier_str oai:app.uff.br:1/18304
network_acronym_str UFF-2
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
repository_id_str 2120
spelling Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutosEngenharia mecânicaOleodutoDutosTubulaçãoDinâmica dos fluidosTransientes hidráulicosCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAUnsteady liquid flow in pipelines is usually described by using onedimensional models and, in a procedure referred to as quasi-steady approximation, friction losses are estimated by formulae derived for steady state flow conditions. The assumption is that the friction loss during transient flow conditions can be approximated by the friction loss obtained for steady flow, with an average velocity equal to the instantaneous transient velocity. However, during unsteady flow conditions the velocity profile can be considerably different from the steady flow. The shear stress at the pipe wall and the mean velocity are not in phase. Therefore, friction losses computed according to the quasi-steady approximation are inaccurate, especially in fast transients. To overcome this, the concept of frequency-dependent friction was proposed, including the time history of the mean flow velocity and acceleration, resulting in better correlation to experimental data. On-line and off-line transient simulations performed for liquid pipelines are traditionally carried out by employing the quasi-steady approximation. Therefore, questions arise as to the suitability of this simple friction model to some real world applications, such as the specification of surge relief valves and the performance of real-time transient model for leak detection and leak location systems. This work presents an investigation of situations in which the use of a frequency-dependent friction model could bring additional improvement for the petroleum and products pipeline simulation. To do so, through computer simulations, the predictions of both quasi-steady and unsteady friction models, for short and long lines, operating under a range of Reynolds numbers, are compared and the significance of the friction model is evaluated.Escoamentos transientes em oleodutos são usualmente descritos por modelos unidimensionais e, através de uma metodologia referida como aproximação quasi-permanente, a perda de carga é estimada por expressões derivadas para as condições do regime permanente. Este procedimento se baseia na hipótese de que a perda de carga durante o escoamento transiente pode ser aproximada pela perda de carga do regime permanente para uma velocidade média na tubulação igual à velocidade média transiente instantânea. Entretanto, nas condições de escoamento transiente o perfil de velocidades em uma seção da tubulação pode ser consideravelmente diferente do previsto para o escoamento permanente com a mesma velocidade média. A tensão cisalhante provocada pela ação do fluido sobre a parede da tubulação não se encontra em fase com a velocidade média do escoamento. Assim, as perdas por fricção calculadas segundo a aproximação quasi-permanente podem apresentar desvios significativos. Para dar conta disto, o conceito de fricção dependente da freqüência foi proposto, incluindo o desenvolvimento temporal da velocidade média, resultando em uma melhor correlação com os dados experimentais. Na indústria do petróleo a simulação em tempo-real e off-line dos oleodutos é tradicionalmente realizada utilizando a aproximação quasipermanente. Desse modo surge a questão da adequação sobre a aplicação de um modelo de fricção mais simples em alguns de casos do mundo real, como a especificação de válvulas de alívio e o desempenho de modelos transientes de tempo-real para detecção e localização de vazamentos. Este trabalho apresenta uma investigação sobre situações onde o uso do fator de atrito dependente da freqüência pode trazer melhoria para a simulação dos oleodutos. Para tal, através de simulações computacionais, as previsões do modelo de fricção quasi-permanente e do modelo dependente da freqüência são comparadas em linhas curtas e longas, para diferentes faixas do número de Reynolds, avaliando a significância do modelo de fricção para a prática da engenharia.Programa de Pós-graduação em Engenharia MecânicaEngenharia MecânicaRachid, Felipe Bastos de FreitasCPF:90879800322http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4788565J8Araujo, José Henrique Carneiro deCPF:00456431022http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4786712P8Gama, Rogério Martins Saldanha daCPF:23214524522http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787598E6Tepedino, Alexandre Figueira2021-03-10T20:44:12Z2009-04-292021-03-10T20:44:12Z2007-03-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/18304porCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-03-10T20:44:12Zoai:app.uff.br:1/18304Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T11:03:32.766472Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
dc.title.none.fl_str_mv Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
title Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
spellingShingle Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
Tepedino, Alexandre Figueira
Engenharia mecânica
Oleoduto
Dutos
Tubulação
Dinâmica dos fluidos
Transientes hidráulicos
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
title_full Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
title_fullStr Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
title_full_unstemmed Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
title_sort Influência do fator de atrito com dependência da freqüência na simulação de transientes em oleodutos
author Tepedino, Alexandre Figueira
author_facet Tepedino, Alexandre Figueira
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rachid, Felipe Bastos de Freitas
CPF:90879800322
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4788565J8
Araujo, José Henrique Carneiro de
CPF:00456431022
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4786712P8
Gama, Rogério Martins Saldanha da
CPF:23214524522
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787598E6
dc.contributor.author.fl_str_mv Tepedino, Alexandre Figueira
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Oleoduto
Dutos
Tubulação
Dinâmica dos fluidos
Transientes hidráulicos
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
topic Engenharia mecânica
Oleoduto
Dutos
Tubulação
Dinâmica dos fluidos
Transientes hidráulicos
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description Unsteady liquid flow in pipelines is usually described by using onedimensional models and, in a procedure referred to as quasi-steady approximation, friction losses are estimated by formulae derived for steady state flow conditions. The assumption is that the friction loss during transient flow conditions can be approximated by the friction loss obtained for steady flow, with an average velocity equal to the instantaneous transient velocity. However, during unsteady flow conditions the velocity profile can be considerably different from the steady flow. The shear stress at the pipe wall and the mean velocity are not in phase. Therefore, friction losses computed according to the quasi-steady approximation are inaccurate, especially in fast transients. To overcome this, the concept of frequency-dependent friction was proposed, including the time history of the mean flow velocity and acceleration, resulting in better correlation to experimental data. On-line and off-line transient simulations performed for liquid pipelines are traditionally carried out by employing the quasi-steady approximation. Therefore, questions arise as to the suitability of this simple friction model to some real world applications, such as the specification of surge relief valves and the performance of real-time transient model for leak detection and leak location systems. This work presents an investigation of situations in which the use of a frequency-dependent friction model could bring additional improvement for the petroleum and products pipeline simulation. To do so, through computer simulations, the predictions of both quasi-steady and unsteady friction models, for short and long lines, operating under a range of Reynolds numbers, are compared and the significance of the friction model is evaluated.
publishDate 2007
dc.date.none.fl_str_mv 2007-03-30
2009-04-29
2021-03-10T20:44:12Z
2021-03-10T20:44:12Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://app.uff.br/riuff/handle/1/18304
url https://app.uff.br/riuff/handle/1/18304
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv CC-BY-SA
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv CC-BY-SA
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Engenharia Mecânica
publisher.none.fl_str_mv Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Engenharia Mecânica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)
instacron:UFF
instname_str Universidade Federal Fluminense (UFF)
instacron_str UFF
institution UFF
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)
repository.mail.fl_str_mv riuff@id.uff.br
_version_ 1811823648363773952