Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Montovani, Filipe Cerqueira
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/23407
Resumo: A modelagem de esforços hidrodinâmicos sobre corpos submersos é extremamente importante para a indústria do petróleo. Elementos como risers, estruturas tubulares de ligação entre os poços e a unidade flutuante estão submetidos a elevados carregamentos estáticos e dinâmicos durante sua vida útil dentre os que se destacam os resultantes das vibrações induzidas por vórtices. Este fenômeno é resultado do desprendimento de vórtices atrás de corpos submersos em correntezas resultando em oscilações que podem levar à degradação estrutural ou mesmo à falha por fadiga. Como estratégia para controlar este fenômeno existem dispositivos que reduzem a amplitude destas vibrações através de alterações no perfil geométrico dos risers tubulares visando suprimir a geração de vórtices e diminuir forças de arrasto. Este trabalho apresenta uma revisão deste fenômeno assim como das estratégias de supressão e uma metodologia de modelagem numérica via solução das equações de Navier-Stokes pelo método dos elementos finitos. Um estudo comparativo de geometrias supressoras de vórtices será feito para avaliar o desempenho das mesmas para diferentes condições de funcionamento. Para a realização das análises foram utilizadas ferramentas de código aberto como o programa Gmsh, para geração de geometrias e malhas, a biblioteca FEnICS de elementos finitos, para a resolução das equações diferenciais e o programa ParaView para pós-processamento dos resultados
id UFF-2_8e90db7949cbe7ce3d84732830f9f863
oai_identifier_str oai:app.uff.br:1/23407
network_acronym_str UFF-2
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
repository_id_str 2120
spelling Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCSVibrações induzidas por vórticesSupressores de vibraçõesInteração fluídoestruturaFEniCSModelagem computacionalEscoamento de fluidosVórtice dos fluidosVibração mecânicaVortex induced vibrationsSupressorsFluid-structure integrationA modelagem de esforços hidrodinâmicos sobre corpos submersos é extremamente importante para a indústria do petróleo. Elementos como risers, estruturas tubulares de ligação entre os poços e a unidade flutuante estão submetidos a elevados carregamentos estáticos e dinâmicos durante sua vida útil dentre os que se destacam os resultantes das vibrações induzidas por vórtices. Este fenômeno é resultado do desprendimento de vórtices atrás de corpos submersos em correntezas resultando em oscilações que podem levar à degradação estrutural ou mesmo à falha por fadiga. Como estratégia para controlar este fenômeno existem dispositivos que reduzem a amplitude destas vibrações através de alterações no perfil geométrico dos risers tubulares visando suprimir a geração de vórtices e diminuir forças de arrasto. Este trabalho apresenta uma revisão deste fenômeno assim como das estratégias de supressão e uma metodologia de modelagem numérica via solução das equações de Navier-Stokes pelo método dos elementos finitos. Um estudo comparativo de geometrias supressoras de vórtices será feito para avaliar o desempenho das mesmas para diferentes condições de funcionamento. Para a realização das análises foram utilizadas ferramentas de código aberto como o programa Gmsh, para geração de geometrias e malhas, a biblioteca FEnICS de elementos finitos, para a resolução das equações diferenciais e o programa ParaView para pós-processamento dos resultadosThe modeling of hydrodynamic forces over submerged bodies is extremely important for the oil industry. Elements such as risers, tubular structures connecting the wells, and a floating unit are at high levels of static and dynamic loading during their useful life, among those that stand out in vortex-induced vibrations. This phenomenon is the result of vortex shedding behind submerged bodies in oscillating currents that can lead to structural degradation or even fatigue failure. As a strategy to control this phenomenon, some devices define the amplitude of these vibrations through changes in the geometric profile of the tubular risers, suppressing the generation of vortices and reducing drag forces. This work presents a review of the phenomenon as well as the suppression strategies and a numerical modeling methodology via the solution of the Navier-Stokes equations by the finite element method. A comparative study of vortex suppressor geometries will be made to evaluate their performance under different operating conditions. To carry out the analysis, open-source tools such as the Gmsh program for generating geometries and meshes, the FEnICS finite element library for solving differential equations, and the ParaView program for post-processing results were usedBernadá, Gabriel Mario GuerraPacheco, Cesar CunhaFreitas, Rodolfo Machado da Silva deMontovani, Filipe Cerqueira2021-09-29T12:23:36Z2021-09-29T12:23:36Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfMONTOVANI, Filipe Cerqueira. Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS. 2021. 76f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica)-Universidade Federal Fluminense, Escola de Engenharia, Niterói, 2021https://app.uff.br/riuff/handle/1/23407http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-12-06T14:08:22Zoai:app.uff.br:1/23407Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202021-12-06T14:08:22Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
title Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
spellingShingle Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
Montovani, Filipe Cerqueira
Vibrações induzidas por vórtices
Supressores de vibrações
Interação fluídoestrutura
FEniCS
Modelagem computacional
Escoamento de fluidos
Vórtice dos fluidos
Vibração mecânica
Vortex induced vibrations
Supressors
Fluid-structure integration
title_short Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
title_full Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
title_fullStr Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
title_full_unstemmed Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
title_sort Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS
author Montovani, Filipe Cerqueira
author_facet Montovani, Filipe Cerqueira
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Bernadá, Gabriel Mario Guerra
Pacheco, Cesar Cunha
Freitas, Rodolfo Machado da Silva de
dc.contributor.author.fl_str_mv Montovani, Filipe Cerqueira
dc.subject.por.fl_str_mv Vibrações induzidas por vórtices
Supressores de vibrações
Interação fluídoestrutura
FEniCS
Modelagem computacional
Escoamento de fluidos
Vórtice dos fluidos
Vibração mecânica
Vortex induced vibrations
Supressors
Fluid-structure integration
topic Vibrações induzidas por vórtices
Supressores de vibrações
Interação fluídoestrutura
FEniCS
Modelagem computacional
Escoamento de fluidos
Vórtice dos fluidos
Vibração mecânica
Vortex induced vibrations
Supressors
Fluid-structure integration
description A modelagem de esforços hidrodinâmicos sobre corpos submersos é extremamente importante para a indústria do petróleo. Elementos como risers, estruturas tubulares de ligação entre os poços e a unidade flutuante estão submetidos a elevados carregamentos estáticos e dinâmicos durante sua vida útil dentre os que se destacam os resultantes das vibrações induzidas por vórtices. Este fenômeno é resultado do desprendimento de vórtices atrás de corpos submersos em correntezas resultando em oscilações que podem levar à degradação estrutural ou mesmo à falha por fadiga. Como estratégia para controlar este fenômeno existem dispositivos que reduzem a amplitude destas vibrações através de alterações no perfil geométrico dos risers tubulares visando suprimir a geração de vórtices e diminuir forças de arrasto. Este trabalho apresenta uma revisão deste fenômeno assim como das estratégias de supressão e uma metodologia de modelagem numérica via solução das equações de Navier-Stokes pelo método dos elementos finitos. Um estudo comparativo de geometrias supressoras de vórtices será feito para avaliar o desempenho das mesmas para diferentes condições de funcionamento. Para a realização das análises foram utilizadas ferramentas de código aberto como o programa Gmsh, para geração de geometrias e malhas, a biblioteca FEnICS de elementos finitos, para a resolução das equações diferenciais e o programa ParaView para pós-processamento dos resultados
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-09-29T12:23:36Z
2021-09-29T12:23:36Z
2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv MONTOVANI, Filipe Cerqueira. Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS. 2021. 76f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica)-Universidade Federal Fluminense, Escola de Engenharia, Niterói, 2021
https://app.uff.br/riuff/handle/1/23407
identifier_str_mv MONTOVANI, Filipe Cerqueira. Modelagem de esforços hidrodinâmicos em corpos submersos utilizando a biblioteca de elementos finitos FEniCS. 2021. 76f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica)-Universidade Federal Fluminense, Escola de Engenharia, Niterói, 2021
url https://app.uff.br/riuff/handle/1/23407
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
CC-BY-SA
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
CC-BY-SA
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
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_ 1807838893629767680

Registros relacionados