Numerical based approach for predicting the response of flexible risers under oscillatory flows at Low Re and KC numbers

Abstract

La predicción de respuesta en tuberías verticales flexibles se basa en modelos semiempíricos limitados por escasez de datos experimentales para modelados particulares. Este artículo presenta un enfoque numérico para predecir la respuesta de tuberías verticales flexibles en flujos oscilatorios. Se implementa un grado de libertad en un sistema de masa-resorte amortiguado, con la masa habilitada para moverse en la dirección transversal al flujo. Las ecuaciones de Navier-Stokes son discretizadas empleando el Método de Volúmenes Finitos. Los patrones de flujo en cada régimen son analizados en períodos de oscilación extensos. Se emplea un modelo bidimensional simulado en OpenFOAM. Se analiza el comportamiento del flujo, fuerzas hidrodinámicas y frecuencias para los valores de Reynolds entre 40 y 1000 utilizando 𝑲𝑪 𝟕, 𝟗. Para Reynolds, inferiores a 300, el comportamiento del modelo está de acuerdo con la literatura. Para valores de Reynolds 300 o más, algunas discrepancias aparecen en la dinámica del sistema. Los resultados numéricos obtenidos apartir del enfoque numérico propuesto concuerdan con los datos experimentales recopilados en un modelo de tubería vertical flexible