Vibrationen in der Struktur von Unterwasserpipelines stammen entweder von Wasserströmungen um die Struktur (vortex-induced vibration, VIV) oder von nichtstationären Bewegungen der Medienmischung innerhalb des Rohrs (flow-induced vibration, FIV). Diese Vibrationen schädigen die strukturelle Integrität der Unterwasserstrukturen und können in extremen Fällen deren Lebensdauer von Jahren auf Wochen reduzieren. Der Beitrag beschreibt anhand eines Beispiels, wie die Strömungssimulation (CFD) im Zusammenspiel mit anderen Analysemethoden dazu genutzt werden kann, genauere und auf herkömmliche Weise nicht zu erhaltende Informationen zu gewinnen, mit denen sich Risiken reduzieren lassen. Untersucht wurden hierzu durch Strömung induzierte Vibrationen und deren Einfluss auf die Ermüdungslebensdauer eines allgemeinen Ausgleichsstücks mit Hilfe einer bidirektionalen FSI-Simulation in STAR-CCM+ und Abaqus FEA. Die dominanten Frequenzen, die durch die Ausbildung von Schwallen entstehen, erwiesen sich dabei als viel niedriger als die Eigenfrequenz der Struktur. Daraus lässt sich schließen, dass eine unidirektionale Kopplung zwischen dem Fluid und der Struktur ausreichen sollte. Allerdings ließen sich in diesem Fall die addierte Fluidmasse und die zusätzliche Fluiddämpfung aufgrund der internen VOF (Volume of Fluid)-Strömung nur sehr schwierig vorhersagen. Deshalb bietet die bidirektionale gekoppelte Simulation einen Einblick in die zu erwartende Dämpfung - die wiederum die Lebensdauer stark beeinflusst. Die beschriebene Methode kann auf komplexe reale Fragestellungen, die nichtlineare Strukturen und aufwändige Untersee-Ausrüstungen beinhalten, angewandt werden.
Simulation ermöglicht die Untersuchung der Ermüdung in Untersee-Pipelines
Erdöl-Erdgas-Kohle ; 131 , 1 ; 20-22
2015
3 Seiten, Bilder, 5 Quellen
Article (Journal)
German
Untersuchung (Studie) , Ermüdung , Ermüdungslebensdauer , Unterwasseranlage , Unterwasserrohrleitung , Pipeline , Pipeline-Transport , Vibration , Schädigung , Ursache , Wasserströmung , Mehrphasenströmung , Rohrleitung , Strömungssimulation , CFD-Simulation , Lebensdauervorhersage , Ausfall , Vorhersage , Risiko , Off-Shore-Anlage
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