平衡スカウトホール内の振動パイプライン周辺の流れ場の可視化

海底パイプラインは、流体またはハイドロカーボン製品の搬送を目的として、オフショア環境で広く使用されています。パイプラインが浸食可能な海底に置かれると、パイプライン自体の波、電流または動的な動き(強制振動または渦誘発振動)1、2のためにパイプラインの周りのスカウト穴が形成される可能性があります。海底パイプラインの周りのスカウトメカニズムの理解を深めるためには、流流れの乱流フィールドの測定と、パイプライン流体海底相互作用領域内のベッドせん断と正常応力の推定が不可欠です。スカウト穴寸法1、2、3、4、5、6、7の測定値。流れ場が不安定で底辺が荒いため、ベッドせん断と通常の応力が非常に困難な環境では、瞬時に境界付近の応力を測定する(境界より約2mm上)可能性があります。彼らのサロゲート8、9として使用されます。過去数十年の間に、振動パイプラインの周りの精査は、スカウトホール3、4内のパイプラインの周りの洗練された流れフィールドの値を定量的に提示することなく研究され、公開され^{てきました。 5,10,11},^{12,13,14,15,16,17, 18}.したがって、この方法論文の目的は、詳細な流れ場を可視化するための新しい実験プロトコルを提供し、強制振動パイプラインによって誘導される平衡スカウト穴内の近境界せん断および正常応力を決定することです。この研究におけるパイプライン流体海底相互作用プロセスは、単方向電流と波を持つものではなく、静止した水環境にあることに留意すべきである。

この実験方法は、(1)パイプライン(強制)振動のシミュレーションという2つの重要なコンポーネントで構成されています。(2) パイプライン周辺の流れフィールドの測定値。最初のコンポーネントでは、振動パイプラインは、サーボモータ、2つの接続スプリング、およびパイプライン支持フレームを有する振動システムを使用して実験用煙道でシミュレートされました。モータの速度と接続スプリングの位置を調整することで、異なる振動周波数と振幅をシミュレートできます。2番目の成分では、時間分解粒子画像ベロシメトリー(PIV)とウェーブレット変換技術を採用し、異なるパイプライン振動相で高時間分解能および空間分解能フローフィールドデータを取得しました。時間分解性PIVシステムは、連続波レーザー、高速カメラ、種分粒子、および相互相関アルゴリズムで構成されています。PIV技術は、安定した乱流フィールド19、20、21、22、23、24、25を得る上で広く使用され^{てきました}が、パイプライン流体と海底相互作用の場合など、複雑な不安定な流れ場条件のアプリケーションは、比較的限られた8、9、26、27 です。その理由は、PIV技術の従来の単一時間間隔相互相関アルゴリズムが、比較的高い速度勾配^{が存在する}不安定な流れ場の流れ特徴を正確に捕捉できないため、おそらく9、 ²⁰.このホワイト ペーパーで説明する方法は、複数時間間隔の相互相関アルゴリズム^9,28を使用してこの問題を解決できます。