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El estudio de la inestabilidad y respuesta de un riser con tensión superior ante excitaciones paramétricas utilizando el método de cuadratura diferencial

Autores: Zhang, Yang; Gui, Qiang; Yang, Yuzheng; Li, Wei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Método de cuadratura diferencial
Riser con tensión superior
Excitaciones paramétricas
Método de Galerkin
Región de inestabilidad
Coeficiente de amortiguamiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El método de cuadratura diferencial (DQM) es una técnica numérica ampliamente aplicada en problemas de mecánica estructural. En este trabajo, se considera un riser con tensión superior que transporta fluido. Se deduce la ecuación gobernante de este riser bajo excitaciones paramétricas. A través del método de Galerkin, la ecuación gobernante de la derivada parcial con respecto al tiempo t y la coordenada vertical z se reduce a una ecuación diferencial 1D solo con respecto al tiempo. Además, se aplica el DQM para discretizar la ecuación gobernante y proporcionar esquemas de solución para el problema de vibración paramétrica de los risers. Además, se estudia la región de inestabilidad de la ecuación de Mathieu tanto por el DQM como por la teoría de Floquet para verificar la efectividad del DQM, y las soluciones de ambos métodos muestran una buena consistencia. Después de eso, se discuten las influencias de algunos factores como el coeficiente de amortiguamiento, la velocidad del flujo interno y el coeficiente de peso húmedo en la inestabilidad paramétrica de un riser con tensión superior mediante la investigación de las regiones de inestabilidad resueltas por el esquema de solución DQM. Por lo tanto, se obtienen conclusiones de que el aumento del coeficiente de amortiguamiento salvará al riser de la resonancia paramétrica, mientras que el aumento de la velocidad del flujo interno o el coeficiente de peso húmedo empeorará la inestabilidad paramétrica del riser. Finalmente, se presentan las respuestas en el dominio del tiempo de varios casos específicos tanto en la región estable como en la región inestable.

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