Finite Element Method for Critical Top Tension Analysis of Neutrally Buoyant Riser

Journal article

Authors/Editors

Strategic Research Themes

No matching items found.

Publication Details

Author list: Klaycham, K.;Athisakul, C.;Chucheepsakul, S.

Publication year: 2014

Journal: KMUTT Research and Development Journal (0125-278X)

Volume number: 37

Issue number: 4

Start page: 429

End page: 446

ISSN: 0125-278X

Abstract

งานวิจัยนี้นำ เสนอค่าแรงดึงวิกฤตที่ปลายด้านบนของท่อลำเลียงของไหลแบบสะเทินลอยตัว ซึ่งมีการวางตัวในแนวดิ่งและติดตั้งในทะเลลึก สมการครอบคลุมปัญหาพัฒนาขึ้นโดยวิธีการแปรผันภายใต้หลักการงาน-พลังงานเสมือน พลังงานของระบบกำหนดขึ้นโดยพิจารณาพลังงานความเครียดเนื่องจากการดัดและการเสียรูปตามแนวแกนรวมถึงงาน เนื่องจากแรงภายนอก อันได้แก่ แรงกระแสน้ำ และแรงเนื่องจากการขนถ่ายของไหลภายในท่อ ในการหาคำตอบของสมการใช้ระเบียบวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์และทำการตรวจสอบความถูกต้องของคำตอบด้วยระเบียบวิธียิงเป้า แรงดึงวิกฤต ที่ปลายบนของท่อหาได้จากการพิจารณาจุดต่ำสุดของกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงที่ปลายด้านบนกับความยาวส่วน โค้งทั้งหมดของท่อ จากการพิจารณากราฟความสัมพันธ์ดังกล่าวพบว่าค่าแรงดึงวิกฤตของท่อเป็นค่าแรงดึงที่มีค่าต่ำสุด ซึ่งทำให้ท่อยังคงสามารถรักษาสภาวะสมดุลได้ทั้งนี้หากค่าแรงดึงที่ปลายบนมีค่าต่ำกว่าค่าแรงดึงวิกฤตจะทำให้ไม่สามารถหาสภาวะสมดุลของท่อได้ ส่วนในกรณีที่ค่าแรงดึงที่ปลายบนมีค่าสูงกว่าค่าแรงดึงวิกฤต พบว่าท่อสามารถเกิดสภาวะสมดุลได้สองรูปแบบ ได้แก่ สภาวะสมดุลแบบมีเสถียรภาพ และสภาวะสมดุลแบบไม่มีเสถียรภาพ โดยเมื่อพิจารณาค่าแรงดึงที่ปลายด้านบนค่าเดียวกัน สภาวะสมดุลของท่อที่มีการเคลื่อนที่น้อยกว่าจะเป็นสภาวะสมดุลแบบมีเสถียรภาพ ส่วนอีกรูปแบบหนึ่งที่มีการเคลื่อนที่มากกว่าจะเป็นสภาวะสมดุลแบบไม่มีเสถียรภาพ ซึ่งท่อที่อยู่ในสภาวะสมดุลรูปแบบนี้จะไม่สามารถรักษาสภาวะสมดุลต่อไปได้หากมีแรงเพียงเล็กน้อยมากระทำเพิ่มเติม ทั้งนี้นำเสนอผลกระทบเนื่องจาก ความยาวช่วงระยะเยื้องระหว่างจุดรองรับทั้งสองตามแนวราบแรงเนื่องจากกระแสน้ำ และความเร็วในการขนถ่ายของไหลภายในท่อที่มีต่อแรงดึงวิกฤตที่ปลายบนของท่อในบทความนี้

Keywords

ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์