Visualização do campo de fluxo em torno de um encanamento vibratório dentro de um furo de Scour do equilíbrio

Os dutos submarinos são amplamente utilizados em ambientes offshore com a finalidade de transporte de produtos fluidos ou Hidrocarbono. Quando um encanamento é coloc em um leito marinho erodible, um furo do vasculhar em torno do encanamento é provável se formar por causa das ondas, das correntes ou dos movimentos dinâmicos do encanamento próprio (forçado-vibração ou Vortex-induzido-vibração)^1,2. Para melhorar a compreensão do mecanismo de vasculhar em torno de um encanamento Subsea, as medidas dos campos de fluxo turbulento e as estimativas da tesoura da cama e das tensões normais dentro da região da interação do encanamento-fluido-fundo são essenciais além do que medições da dimensão do orifício de vasculhar^{1,2,3,4,5,6,7.} Em um ambiente onde o cisalhamento da cama e as tensões normais são extremamente difíceis de ser determinado porque o campo de fluxo é instável e o limite inferior é áspero, tensões instantâneas medidos do próximo-limite (em aproximadamente 2 milímetros acima do limite) poderiam ser usado como o seu substituto^8,9. Nas últimas décadas, o vasculhar em torno de um encanamento vibratório foi estudado e publicado sem apresentar quantitativamente os valores dos campos sofisticados do fluxo em torno do encanamento dentro do furo de vasculhar^{3,4, 5,10,11,12,13,14,15,16},^17, de ^{18 anos}. Conseqüentemente, o objetivo deste papel do método é fornecer um protocolo experimental novo para visualizar os campos detalhados do fluxo e determinar a tesoura Near-Boundary e tensões normais dentro de um furo vasculhar do equilíbrio induzido por um encanamento de vibração forçado. Deve-se notar que o processo de interação oleoduto-fluido-marinho neste estudo está em um ambiente de água quiescente em vez daqueles com correntes e ondas unidirecionais.

Este método experimental consiste em dois componentes importantes, a saber, (1) simulação de vibrações do encanamento (forçado); e (2) medições dos campos de fluxo em torno do pipeline. No primeiro componente, o encanamento vibratório foi simulado em uma peneira experimental usando um sistema de vibração, que tenha um servo motor, duas molas de conexão, e frames suportando do encanamento. As freqüências e as amplitudes diferentes da vibração podem ser simuladas ajustando a velocidade do motor e a posição das molas de conexão. No segundo componente, as técnicas de velocidade de imagem de partícula (PIV) e de transformação wavelet foram adotadas para obter dados de campo de fluxo de alta resolução temporal e espacial em diferentes fases de vibração do pipeline. O sistema PIV tempo-resolved consiste em um laser contínuo da onda, em uma câmera de alta velocidade, em partículas de propagação, e em algoritmos da Cruz-correlação. Embora as técnicas de PIV tenham sido amplamente utilizadas na obtenção de campos de fluxo turbulentos estáveis¹⁹,^{20,21,22,23,24,25}, as aplicações em condições de campo de fluxo instável complexas, como os casos de interação fluidoduto-fluidos-marinhos, são relativamente limitadas^8,9,26,27. A razão provavelmente é porque o algoritmo de correlação cruzada de intervalo único tradicional de técnicas de PIV é incapaz de capturar com precisão os recursos de fluxo em campos de fluxo instável onde um gradiente de velocidade relativamente alta está presente^{9, vinte}anos. O método descrito neste documento pode resolver esse problema usando o algoritmo de correlação cruzada de intervalo múltiplo de tempo^9,28.