Estudio numérico sobre la deformación del grosor de pared de risers flexibles bajo flujos internos y externos combinados
Autores: Sun, Zihan; Lin, Jianguo; Wang, Dong; Hao, Yanni
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio numérico sobre la deformación del grosor de pared de risers flexibles bajo flujos internos y externos combinados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Espesor de pared
Deformación
Risers flexibles
Vibración inducida por vórtices
Flujo externo
Flujo interno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La deformación del grosor de la pared es un indicador crítico del riesgo de fatiga en risers flexibles expuestos a vibraciones inducidas por vórtices (VIV), especialmente bajo condiciones de flujo interno y externo combinadas. Este estudio examina la evolución y distribución de la deformación del grosor de la pared a lo largo del span en un riser que atraviesa aire y agua. Se analizan sistemáticamente los efectos de la velocidad del flujo externo, la velocidad del flujo interno y la densidad del fluido interno sobre la deformación de la pared en línea (IL) y en dirección transversal (CF) en posiciones características. Los resultados muestran que la deformación de la pared exhibe una fuerte variabilidad espacial y dependencia de las propiedades del medio: la deformación IL en el segmento expuesto al aire se amplifica bajo condiciones de bloqueo debido a un menor amortiguamiento, mientras que el segmento sumergido experimenta una deformación consistentemente mayor impulsada por los efectos de masa añadida. El flujo interno influye en la respuesta del grosor de la pared de manera no monótona, y un aumento en la densidad del fluido interno suprime la deformación mientras desplaza la frecuencia dominante. Estos hallazgos demuestran que la deformación del grosor de la pared es una respuesta sensible e integrativa a la interacción fluido-estructura, ofreciendo una base directa para identificar zonas de alto riesgo y mejorar el diseño resistente a la fatiga en sistemas de risers en aguas profundas.
Descripción
La deformación del grosor de la pared es un indicador crítico del riesgo de fatiga en risers flexibles expuestos a vibraciones inducidas por vórtices (VIV), especialmente bajo condiciones de flujo interno y externo combinadas. Este estudio examina la evolución y distribución de la deformación del grosor de la pared a lo largo del span en un riser que atraviesa aire y agua. Se analizan sistemáticamente los efectos de la velocidad del flujo externo, la velocidad del flujo interno y la densidad del fluido interno sobre la deformación de la pared en línea (IL) y en dirección transversal (CF) en posiciones características. Los resultados muestran que la deformación de la pared exhibe una fuerte variabilidad espacial y dependencia de las propiedades del medio: la deformación IL en el segmento expuesto al aire se amplifica bajo condiciones de bloqueo debido a un menor amortiguamiento, mientras que el segmento sumergido experimenta una deformación consistentemente mayor impulsada por los efectos de masa añadida. El flujo interno influye en la respuesta del grosor de la pared de manera no monótona, y un aumento en la densidad del fluido interno suprime la deformación mientras desplaza la frecuencia dominante. Estos hallazgos demuestran que la deformación del grosor de la pared es una respuesta sensible e integrativa a la interacción fluido-estructura, ofreciendo una base directa para identificar zonas de alto riesgo y mejorar el diseño resistente a la fatiga en sistemas de risers en aguas profundas.