Parametric fluctuations of underground and elevated oil pipeline

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Based on the use of the assumptions of the theory of closed cylindrical shells by Vasiliy Z. Vlasov, the authors suggested an analytical method for the study of dynamic instability of pipelines. The nonstationary internal pressure induced by the pumping equipment of the pumping stations is considered as the stimulation source. This pressure excites the longitudinal compressive force, the elastic soil resistance reaction, and the velocity of the flowing fluid. The result of the proposed method is inequalities that take into account the damping properties of the ground and the above factors. By means of these inequalities, it can be determined the upper and lower limits of the region depending on the excitation frequency of the pumping station. And the estimation of the stability loss is reduced to the determination of the value of the natural pipeline frequency. If a point falls into the constructed region, the appearance of parametric resonance is inevitable. Comparison of the instability areas for elevated and underground installation depending on the longitudinal force parameter showed that the shift of the area for the underground method is towards the increase of the longitudinal force parameter.

About the authors

I. O. Razov

Industrial University of Tyumen

Email: razovio@mail.ru

V. G. Sokolov

Industrial University of Tyumen

A. V. Dmitriev

Industrial University of Tyumen

A. V. Bereznev

Industrial University of Tyumen

References

  1. Barros, R. С. A parametric study on the comprehensive analysis of pipelines under generalized actions / R. C. Barros, M. Pereira. – Текст : электронный // 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B. C., Canada, August 1-6, 2004. – No. 2311. – URL: https://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/13_2311.pdf (дата обращения: 11.08.2023).
  2. Jin, J. D. Parametric resonances of supported pipes conveying pulsating fluid / J. D. Jin, Z. Y. Song. – doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2005.04.007. – Текст : непосредственный // Journal of Fluids and Structures, 2005. – № 20 (6). – P. 763–783.
  3. Formulation for dynamic instability of fluid-conveying pipe on nonuniform elastic foundation / A. Marzani, M. Mazzotti, E. Viola. – doi: 10.1080/15397734.2011.618443. – Текст : непосредственный // Mech based des struct mech. – 2012. – No 40. – P. 83–95.
  4. McDonald, R. Pipes conveying pulsating fluid near a 0:1 resonance: Global bifurcations / R. McDonald, N. Namachchivaya. – doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2005.07.015. – Текст : непосредственный // Journal of Fluids and Structures. – 2005. – No 21. – P. 665–687.
  5. Stability analysis of composite thin-walled pipes conveying fluid / R. Bahaadini, M. R. Dashtbayazi, M. Hosseini, Z. Khalili-Parizi. – doi: 10.1016/j.oceaneng.2018.04.061. – Текст : непосредственный // Ocean Engineering. – 2018. – No 160. – P. 311–323.
  6. Васина, В. Н. Параметрические колебания участка трубопровода с протекающей жидкостью / В. Н. Васина. – Текст : непосредственный // Вестник МЭИ. – 2007. – № 1. – С. 1–11.
  7. Yang, H.-Zh. Parametric resonance of submerged floating pipelines with bi-frequency parametric and vortex-induced oscillations excitations / H.-Zh. Yang, Zh. Wang, F. Xiao. – doi: 10.1080/17445302.2016.1171590. – Текст : непосредственный // Ships and Offshore Structures, 2016. – No 12. – С. 1–9.
  8. Zhou, L. Stability and bifurcation analysis of a pipe conveying pulsating fluid with combination parametric and internal resonances / L. Zhou, F. Chen, Y. Chen. – doi: 10.19029/mca-2015-017. – Текст : непосредственный // Mathematical and Computational Applications, 2015. – No 20. – 200–216.
  9. Panda, L. Nonlinear dynamics of a pipe conveying pulsating fluid with parametric and internal resonances / L. Panda, R. Kar. – doi: 10.1007/s11071-006-9100-6. – Текст : непосредственный // Nonlinear Dynamics, 2007. – No 49. – 9–30.
  10. Sokolov, V. Effect of internal pressure on parametric vibrations and dynamic stability of thin-walled ground pipeline larger diameter connect with elastic foundation / V. Sokolov, I. Razov, Y. Ogorodnova. – doi: 10.1051/matecconf/20167304002. – Текст : электронный // MATEC Web of Conferences, 2016. – 73(3):04002. – URL: https://www.researchgate.net/publication/306076693 (дата обращения: 07.08.2023).
  11. Ильгамов, М. А. Вынужденные и параметрические колебания трубопровода / М. А. Ильгамов, М. М. Шакирьянов. – doi: 10.31040/2222-8349-2020-0-3-5-11. – Текст : непосредственный // Известия Уфимского научного центра РАН. – 2020. – № 3. – С. 5–11.
  12. Валиев, М. И. Собственные и параметрические колебания криволинейных участков трубопровода при пульсирующем движении слабосжимаемой жидкости / М. И. Валиев, В. В. Жолобов, Е. И. Тарновский. – Текст : непосредственный // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2013. – № 2 (10). – С. 48–54.
  13. Dmitriev, A. Influence of longitudinal force and internal pressure on the frequency of free vibrations of an underground oil pipeline / A. Dmitriev, V. Sokolov, A. Bereznyov. – doi: 10.1051/e3sconf/202021701010. – Текст : непосредственный // E3S Web of Conferences, 2020. – 217:01010. – URL: https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2020/77/e3sconf_ersme2020_01010.pdf (дата обращения: 07.08.2023).
  14. Дмитриев, А. В. Частотные характеристики трубопровода большого диаметра с потоком жидкости в упругой грунтовой среде с учетом внутреннего давления / А. В. Дмитриев, В. Г. Соколов, А. В. Березнев. – Текст : электронный // Вестник евразийской науки. – 2020. – Т. 12, № 6. – С. 5. – URL: https://esj.today/PDF/05SAVN620.pdf (дата обращения: 07.07.2023).
  15. Боголюбов, Н. Н. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний / Н. Н. Боголюбов, Ю. А. Митропольский. – Москва : Наука, 1974. – 503 с. – Текст : непосредственный.
  16. Соколов, В. Г. Свободные колебания тонкостенных газопроводов большого диаметра при полуподземной прокладке / В. Г. Соколов, И. О. Разов. – Текст : непосредственный // Вестник гражданских инженеров. – 2016. – № 6 (59). – С. 114–120.
  17. Разов, И. О. Напряжения и перемещения на контактной поверхности наземного трубопровода большого диаметра / И. О. Разов. – Текст : непосредственный // Вестник гражданских инженеров. – 2015. – № 3 (50). – С. 105–108.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).