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http://hdl.handle.net/11422/23177
Type: | Tese |
Title: | Moonpool dimensions and position optimization with genetic algorithm of a drillship in random seas |
Author(s)/Inventor(s): | Machado, Lucas do Vale |
Advisor: | Fernandes, Antonio Carlos |
Abstract: | Apresenta-se, nesta tese, um método para efetuar a otimização de um perfil de moonpool (dimensões e posicionamento no casco), minimizando movimentos da água no interior do moonpool ou movimentos da embarcação, para um navio-sonda em operação, quando em mar de proa (β = 180.0°), para uma onda regular ou um mar aleatório. O estudo é dividido em duas etapas. Na primeira é feito um estudo analítico e numérico do movimento da água no interior do moonpool, com intuito de entender a física do fenômeno e conhecer os parâmetros para realização do objetivo da tese. Na segunda etapa, utiliza-se um algoritmo de otimização, conhecido como Algoritmo Genético (AG), para efetuar a otimização do perfil em si. Na primeira parte, baseando-se em trabalho conhecido na literatura, uma equação para o movimento da água no interior de um moonpool retangular é deduzida e dela é possível tirar coeficientes hidrodinâmicos importantes como frequência natural e amortecimento crítico. Atráves de análises numéricas feitas com código comercial em CFD (Computational Fluid Dynamics), algumas observações são feitas sobre a dinâmica desse movimento com relação ao movimento do corpo. Além do mais, é realizado um estudo para implementação de amortecimento viscoso artifical em um código de teoria potencial com uso de uma espécie de tampa numérica no moonpool. O objetivo principal da primeira parte é calcular o amortecimento viscoso para implementação na teoria potencial na segunda parte. Na segunda parte, é mostrada a implementação do Algoritmo Genético (AG) com a utilização de um código desenvolvido para a tese. Resultados mostram a capacidade do algoritmo de encontrar perfis que obedecem os critérios estabelecidos pelo usuário. Outro fator observado é um forte acoplamento entre movimentos de afundamento da embarcação com movimentos da água no moonpool. Com isso, é possível otimizar o moonpool para utilização como amortecedor de movimentos da embarcação. |
Abstract: | In this work, we present a method to optimize the moonpool profile (its dimensions and position in the hull), minimizing water motion inside moonpool or motions of the ship, for a specific drillship hull in operation condition, when in head seas (β = 180.0°), for both a regular wave or a random sea. The study approach is divided in two main parts. In the first part is presented an analytical and numerical study of the water motion inside moonpool with the aim to understand the physics of the phenomenon and define the parameters for the main goal achievement. In the second part, an optimization algorithm known as Genetic Algorithm (GA) is used for the moonpool optimization. For the first part, based on previous known work in literature, an equation for the water motion inside a rectangular moonpool is deduced and from that it is possible to get important hydrodynamic coefficients as natural frequency and critical damping. From commercial CFD (Computational Fluid Dynamics) software analysis, some observation are done about the relative motion between the vessel and the water motion inside moonpool. Furthermore, it is done a study for implementation of an artificial viscous damping in a potential theory code using a lid technique. The main goal of the first part is to calculate the viscous damping in order to use in the potential theory at the second part. The optimization procedures using the in-house software created for this thesis and applies Genetic Algorithm (GA) is the main topic in second part. Results reveal the algorithm ability to find profiles that follows the optimization requirements defined by the user. Another interesting factor observed is the coupling between vessel’s heave motion and the water motion inside moonpool. Thereby, it is possible to find an optimum profile that acts as a damper of vessel motions. |
Keywords: | Algoritmo genético Teoria do potencial Dinâmica de fluidos computacional Mares aleatórios |
Subject CNPq: | Engenharia Oceânica |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica |
Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
Issue Date: | Dec-2020 |
Publisher country: | Brasil |
Language: | eng |
Right access: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | Engenharia Oceânica |
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