تحلیل ارتعاش آزاد رایزرهای دریایی
Abstract
درصنعت نفت و گاز فراساحل، رایزرهای دریایی به عنوان یکی از المانهای مهم برای حفاری، تولید و انتقال مواد از سرچاه به سکوهای دریایی مورد استفاده قرار می گیرند. این المانهای مهم تحت بارهای پریودیک ناشی از موج، جریانهای دریایی و غیره می باشندبنابراین طراحی آنها نیازمند تخمین دقیقی از فرکانس طبیعی رایزر دریایی برای جلوگیری از پدیده رزونانس می باشد. دراین تحقیق پس از بررسی ارتعاش آزاد رایزر دریایی، فرکانس طبیعی آن با روش تبدیلات دیفرانسیلی محاسبه شده و با نتایج بدست آمده از پژوهش های قبلی مقایسه شده است. تطابق نتایج نشان می دهد، استفاده از روش تبدیلات دیفرانسیلی که سریعتر از دیگر روشهای موجود به جواب خواهد رسید، بسیار اقتصادی خواهد بود.فرضیات ساده کننده ای که دراینجا به کاررفته است در مورد شرایط مرزی رایزر دریایی می باشد که برای دو حالت ایده آل تکیه گاه گیردار در دو انتها و تکیه گاه مفصلی در دو انتها مورد بررسی قرارگرفته است. بررسی شرایط ایده آل منجر به تعیین محدوده ی تغییرات فرکانس طبیعی(حد بالا و حد پایین) خواهدشد.در انتها به بررسی وابستگی فرکانس طبیعی رایزر دریایی به پارامترهای آن به کمک روش تبدیلات دیفرانسیلی پرداخته شده است. البته این موضوع قبلا توسط روشهای دیگر مورد بررسی قرار گرفت و هدف از این بررسی مجدد در استفاده از روش تبدیلات دیفرانسیلی می باشد. همانطور که انتظار میرفت نتایج نشان دادند که با افزایش طول رایزر، سازه انعطاف پذیری بیشتری پیدا کرده و فرکانس طبیعی رایزر کاهش میابد، همچنین با افزایش کشش اولیه در رایزر، انعطاف پذیریسازه کاهش یافته و درنتیجه فرکانس طبیعی افزایش خواهد یافت. بررسی ها نشان می دهد وابستگی فرکانس طبیعی به پارامترهای رایزر کاملا خطی نیست. تغییرات فرکانس طبیعی به تغییرات طول رایزر در مودهای پایین به نسبت مودهای بالا به حالت خطی نزدیکتر است و تغییرات فرکانس طبیعی به تغییرات نیروی کشش در مودهای بالا به نسبت مودهای پایین به حالت خطی نزدیکتر است.