Open Access Journal

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

A peer-reviewed and open access journal concerned with publishing researches and studies in the field of applied sciences and engineering

Published by

Supervised by

Impact of elbow angles on Flow-Induced Vibration in Crude Oil Pipelines

الملخص
تُستخدم الأنابيب لنقل السوائل بشكل رئيسي في صناعة النفط والغاز. قد تتعرض هذه الأنابيب لاهتزازات ناتجة عن تأرجح في قيم الضغط العالية في السوائل، مما يؤدي إلى نظام تدفق مضطرب. يُشكل مستوى الاهتزاز العالي خطرًا كبيرًا على نظام الأنابيب، حيث يمكن أن يتسبب في اهتزاز الأنابيب بشدة، مما يؤدي إلى تصدعات خطيرة ناتجة عن الاجهاد المتكرر. التفاعل بين السائل والهيكل يؤدي إلى ما يُعرف بالاهتزازات الناتجة عن التدفق(FIV) . في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل عددي أحادي الاتجاه للاهتزازات الناتجة عن التدفق (FIV) باستخدام برنامج ANSYS® Workbench ، من خلال نمذجة التدفق في الأنابيب المنحنية ذات زوايا مختلفة وهي 45o، 90o، و135o. الأكواع (elbows ) تعتبر من الأجزاء المهمة في خطوط الأنابيب، حيث تُستخدم بشكل رئيسي لتحويل اتجاه تدفق السائل من اتجاه لآخر. استخدمت الدراسة بيانات ومواصفات أنبوب النفط الخام الخاص بشركة مليتة للنفط والغاز، حيث تم إجراء تحليلات الإجهاد (stresses)، الطور (modal)، وتحليلات ديناميكا السوائل الحسابية (CFD) لثلاثة زوايا مختلفة للأكواع وسرعتين مختلفتين للتدفق، الأولى تمثل التدفق القياسي، بينما الأخرى تمثل حالة متطرفة ذات سرعة تدفق عالية. نتيجة لهذه الحالة المتطرفة، تم ملاحظة تغييرات في كل من معلمات الاطوار، الإجهادات، والتشوهات على طول الأنبوب. تُبرز هذه الدراسة أهمية الخصائص الهندسية وتأثير التغيرات المفاجئة في سرعة تدفق السائل على بنية الأنابيب................. الكلمات المفتاحية:............ الاهتزازات الناتجة عن التدفق، خطوط الأنابيب، النفط الخام، التحليل الاستاتيكي، تحليل الأطوار.
Abstract
Pipelines carrying fluids are primarily used in oil and gas industry. These pipelines may experience vibrations caused by high-pressure fluctuations in fluids, leading to a turbulent flow scheme. High vibration level poses a serious risk to the pipeline system, as it could cause pipes to vibrate intensely, severely impairing fatigue cracking. The interaction between the fluid and the structure leads to what is known as flow-induced vibrations (FIV). In this paper, a one-way FIV numerical analysis was conducted using ANSYS® Workbench, by modeling flow in elbows with different angles. Elbows are one of the critical parts along a pipeline, as they are mainly used to redirect fluid flow direction. The data regarding the pipe and the crude oil specifications are based on information received from Mellitah Oil and Gas Company. Stress, modal, and CFD analyses were carried out on elbows with three different angles. Two quite distinct flow velocities are considered, one representing the standard flow, and the other representing an extreme case of high flow velocity. Due to this extreme case, changes in modal parameters, in stress, and in deformations were observed along the pipes. This study emphasizes the importance of geometric features and the effect of sudden changes in fluid flow velocity on pipeline structures. ............... Keywords............... Flow induced vibration, pipelines, crude oil, static analysis, modal analysis.