آنالیز پایداری ارتعاشات ناشی از عبور جریان سیال در لوله خمیده تاسیسات چاه های استخراج نفت و گاز
چکیده
لوله های حامل جریان سیال در صنایع مختلف وبخصوص صنت نفت کاربرد گسترده ای دارند. مشاهدات عینی حاکی از وجود ارتعاشات قابل توجه در قسمت هایی از لوله کشی تاسیسات چاه های نفت و گاز است که هندسه ای خمیده دارند. این ارتعاشات در اکثر مواقع با افزایش نرخ انتقال جریان، به ایجاد ناپایداری در رفتار دینامیکی سیستم می انجامد. طی این پژوهش سعی شد با الگو برداری از تاسیسات صنعت نفت و گاز، روند اصولی مطالعه ارتعاشات سیستم های piping طی شود. با ارائه فرض های منطقی و با استفاده از تئوری های اثبات شده علمی موجود، مسئله الاستو-دینامیک دردست به صورت ریاضی مدل سازی گردید. معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت درون صفحه ای و برون صفحه ای لوله خمیده حامل جریان سیال با استفاده از هر دو تئوری محور مرکزی قابل اتساع و نیز غیرقابل اتساع استنتاج شد. معادلات بدست آمده با استفاده از قابلیت های نرم افزار matlab برای تحلیل مسائل المان محدود حل شد و رفتار دینامیکی درون صفحه ای یک لوله نیم دایره ای با دو انتهای کلمپ شده مورد ارزیابی قرار گرفت. حل معادلات بر اساس دو تئوری رایج محور مرکزی غیرقابل اتساع و تئوری اصلاح شده محور مرکزی غیر قابل اتساع صورت پذیرفت. نتایج حاصل همخوانی مناسبی با دستاوردهای حاصل از مطالعات پیشین نشان دادند. با اطمینان از دقت محاسبات، محدوده پایداری لوله خمیده حامل جریان سیال که تغییرات فشار داخلی در آن لحاظ گردیده بود نیز بررسی شد. نتایج بدست آمده از این بررسی نشان دادند که در نظر داشتن اثر گرادیان فشار در جریان داخلی لوله خمیده، سرعت بحرانی ایجاد ناپایداری را دستخوش تغییراتی می نماید و رفتار دینامیکی سیستم در مود اول ارتعاشی ناپایدار خواهد شد.