Transverse Modal Vibrations of Vertical Tensioned Risers. a Simplified Analytical Approach

Vibrations transverses modales de risers verticaux tendus. Approche analytique simplifiée

Institut Français du Pétrole

Corresponding author: charles. sparks@ifp. fr

Abstract

The paper examines the physics of riser transverse modal vibrations of the type induced by VIV (Vortex Induced Vibrations). It presents a simplified analytical solution for such vibrations of vertical tensioned risers with uniform linear characteristics. The solution leads to simple expressions for the principal factors of concern including the natural frequencies, the positions of the nodes and anti-nodes, the maximum angular movements at the riser lower end, and the positions and values of maximum riser curvature. The expressions increase understanding of VIV of deepwater risers under lock-inconditions.

Résumé

Le présent article est consacré à l'analyse structurelle des vibrations transverses modales d'un riser vertical tendu. Ces vibrations, souvent de type VIV (Vortex Induced Vibrations), apparaissent en présence d'un courant lorsque la fréquence des lâchers tourbillonnaires coïncide avec une des fréquences propres de la structure. Une approche analytique simplifiée est proposée pour le cas d'un riser possédant des caractéristiques de poids apparent et de masse linéique uniformes. Des formules très simples sont ainsi obtenues pour les paramètres structurels les plus significatifs : fréquences propres, positions des nSuds et des ventres, débattements angulaires en tête et en pied, valeurs et positions des points de courbure maximale. Les formules obtenues permettent de mieux comprendre la réponse structurelle d'un riser en eau profonde en condition dite d'accrochage , pour le phénomène de VIV.