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Estudo da influência da malha na modelagem do escoamento ao redor de risers submarinos com o uso da fluidodinâmica computacional (CFD)

Processo: 16/03434-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de maio de 2016
Vigência (Término): 30 de abril de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
Pesquisador responsável:José Roberto Nunhez
Beneficiário:Guilherme Krüger
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Escoamento   Risers   Hidrodinâmica   Vórtices dos fluidos   Dinâmica dos fluidos computacional   Fluxo dos fluidos

Resumo

Dutos submarinos são utilizados nas operações marítimas de perfuração de poços e de produção de petróleo e gás natural. Estes dutos podem estar apoiados no leito marinho com a função de transportar o petróleo de um poço produtor até uma unidade de produção flutuante na superfície do mar (plataforma petrolífera). São denominados de dutos submarinos ou de linhas de escoamento quando apoiados no leito marinho e quando o duto se encontrar suspenso, interligando o fundo do mar à unidade produtora na superfície, são denominados de risers. Estes dutos estão sujeitos à correnteza marítima, ondas e ao movimento induzido pela unidade flutuante à qual estão conectados. Sua interação com a água do mar gera duas componentes de força no duto: a força de arrasto (FD) e a transversal (FL), respectivamente, nas direções de incidência e perpendicular da água em relação ao duto. A força transversal faz o duto oscilar na direção perpendicular à velocidade de incidência do fluido, fenômeno conhecido como Vibração Induzida por Vórtices (VIV), em sincronização com o desprendimento de vórtices. Esta vibração é importante para o projeto de dutos, pois pode acelerar o processo de fadiga do duto, ocasionando falhas. Neste trabalho, será aplicado a Fluidodinâmica Computacional (Computacional Fluid Dynamics - CFD) para solução do escoamento tridimensional ao redor de uma seção de um duto submarino. Consideram-se duas situações: a primeira com a seção do duto estacionária; e segunda com a seção com um movimento forçado induzido na direção transversal ao escoamento incidente. Em ambos os casos, serão simuladas situações com diferentes velocidades de incidência. Coeficientes hidrodinâmicos de arrasto (CD) e de força transversal (CL), assim como o número de Strouhal (St) para o escoamento serão calculados, e comparações e análise dos resultados com a literatura são realizados. (AU)