A Response Prediction Model for the Vortex-Induced Vibration of Marine Risers in Sheared Flow

전단류중 Marine Riser의 와류유기 진동 예측모델에 관한 연구

A response prediction model is introduced for the non-lockin vibration of a marine riser in sheared flow, where the riser is modelled as linearly varying tensioned-beam. This prediction model is based on the Green's function approach and random vibration theory. This model, of course, can treat general beams having slowly varying spatial system parameters. According to the predicted result of a marine riser by the prediction model proposed in this paper, the dynamic behavior of a marine riser has the mixed characteristics of finite and infinite boundary behavior. Furthermore the velocity response distribution along the riser length is much similar with the sheared flow profile. The predicted response result of a marine riser having linearly varying tension was also compared to that of constant mean tensioned-beam model. It was found that the constant mean tensioned-beam case gives over-estimated responses at the top side of the riser.

본 논문에서는 전단류를 받는 marine riser의 와류유기진동 예측모델을 제시하였다. 여기서는 marine riser를 인장력이 길이에 따라 변하는 보로 모델링하고, 섭동법으로 구해진 Green's function과 random vibration 이론에 의하여 예측모델을 구성하였다. 여기서 제시된 예측모델을 실제의 riser에 대하여 적용해 본 결과, riser는 전단류 내에서 유 무한 경계의 거동 특징을 동시에 갖는 중간적인 거동을 하며, riser의 길이에 따라 진동응답크기의 분포가 흐름의 유속분포와 비슷한 형태를 갖고 있는 것으로 나타났다. 또한, marine riser를 길이에 따라 변하는 인장력을 받는 보로 모델링한 경우와, 그것을 평균한 균일한 인장력을 받는 보로 모델링한 경우에 대하여 해석한 진동응답을 비교한 결과, 균일인장력을 받는 보로 모델링한 경우가 riser의 수면근처에서 실제보다 큰 예측치를 주고 있는 것으로 나타났다.