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Descrizione del modulo "Strutture offshore (ET.P03.011.001)"

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Tematiche di ricerca

Studio di piattaforme FPSO: dinamica del veicolo sotto l'azione di mare formato, eventuali fenomeni di slamming (impatto) e di imbarco d'acqua sul ponte, analisi dei moti, dei carichi locali e globali; Studio di una turbina eolica offshore: determinazione dei carichi aero-idrodinamici sulla struttura offshore. Studio di piattaforme offshore multifunzionali: studio delle linee di ormeggio e della risposta del sistema accoppiato a carichi ondosi ed aerodinamici; applicazione di tecniche per la riduzione della dinamica del sistema. Studio delle vibrazioni indotte dal rilascio dei vortici (VIV) su corpi cilindrici finalizzato all'analisi della vita a fatica dei riser petroliferi: analisi sperimentale e numerica dei meccanismi dell'interazione tra fluido e corpi rigidi cilindrici elasticamente supportati al variare delle condizioni di flusso. (literal)

Competenze

Nel corso degli anni, tecniche sperimentali e metodi numerici sono stati affinati per studiare il problema dell'impatto di corpi bidimensionali con confronti incrociati per la validazione del metodo numerico e per l'approfondimento dell'indagine fisica. Allo stesso modo il problema dell'imbarco d'acqua, su modelli di veicoli marini con velocità nulla, è stato studiato sia sperimentalmente che numericamente in condizioni di mare formato; i carichi sono stati valutati e le zone a maggior rischio sono state identificate. Sono stati sviluppati modelli per la simulazione del moto dei cavi accoppiati alla piattaforma. (literal)

Potenziale impiego per processi produttivi

L'attività svolta fornirà indicazioni sulle aree critiche per i carichi indotti dall'interazione con le onde e, quindi, metterà in evidenza le parti della struttura che debbono essere sottoposte a modifiche progettuali; Una corretta analisi della vita a fatica dei riser permette di prevenire fuoriuscite di petrolio causa di inquinamento per l'ambiente marino. Il controllo dei moti delle piattaforme ormeggiate consente di svolgere le attività assegnate in sicurezza anche in condizioni meteo-marine avverse. (literal)

Tecnologie

Sviluppo di modelli numerici basati sull'uso di metodi teorici, Boundary Element Methods, metodi Navier-Stokes (con modello Level-Set per la superficie libera) e metodi di acqua bassa, eventualmente accoppiati mediante tecniche di Domain Decomposition. L'attività sperimentale per le FPSO verrà svolta mediante prove in bacino con l'uso di un ondogeno a flap, la struttura da analizzare sarà attrezzata con sensori di pressione lungo le parti esposte a forti carichi, opportune telecamere veloci e celle di carico per la misura delle forze totali agenti sulla struttura o su parte di essa. L'attività numerica per i riser sarà effettuata utilizzando codici commerciali (Comsol) basati su formulazioni fluido-struttura agli elementi finiti e ai volumi finiti. (literal)

Obiettivi

Sviluppo di metodi sperimentali e numerici adeguati alle indagini prefissate. Predizione numerica e verifica sperimentale dei risultati ottenuti. Sviluppo di modelli dell'interazione struttura-fluido per strutture rigide o elasticamente connesse investite da correnti al variare delle condizioni di flusso. (literal)

Stato dell'arte

Le strutture offshore multifunzionali sono corpi rigidi e/o deformabili, collegati e/o vincolati da elementi elastici, sottoposte all'azione di carichi fluidodinamici. Esse rappresentano un problema accoppiato d'interazione fluido-struttura non lineare e complesso, la loro simulazione necessita l'accoppiamento di diversi modelli. Allo stato dell'arte: Lo slamming è studiato assumendo la struttura rigida e valutando i carichi indotti, dati poi come ingresso al modello strutturale. Per le FPSO, a rischio per imbarchi d'acqua ed eventi di impatto, il mare di prua è una condizione critica. Modelli di rottura di una diga e di acqua bassa vengono, tradizionalmente, utilizzati per valutare i carichi agenti in queste condizioni. Non esiste una procedura consolidata per lo studio delle vibrazioni indotte dal distacco dei vortici. Si utilizzano sia simulazioni numeriche che accoppiano codici DNS, LES o RANS e codici FEM sia modelli semplificati dell'interazione scia-struttura, meno accurati ma che riproducono condizioni più realistiche. Si effettuano esperimenti 2D e 3D in impianti dedicati, in laghi ed in mare, ma l'incertezza delle misure non è ancora stata investigata. (literal)

Tecniche di indagine

Gli studi relativi verranno realizzati medianti tecniche numeriche basate sia su flussi a potenziale che rotazionali e viscosi per quanto riguarda la parte idrodinamica, mentre per la parte strutturale si utilizzeranno modelli basati sugli elementi finiti. Per le FPSO, verranno inoltre realizzati studi sperimentali in onda per la misura dei moti, delle pressioni locali e delle forze sulle sovrastrutture e per la visualizzazione dei fenomeni e la caratterizzazione degli scenari tipici. Per i riser, misure potenziometriche e accelerometriche in bacino rettilineo. (literal)

Descrizione di

Descrizione

data.CNR.it