Influence of internal rotational flow on wave response of a flexible closed containment system

Abstract

Denne oppgaven studerte påvirkningen av en intern rotasjonsstrøm på bølgeresponsen til en lukket fleksibel merd. Eksperimentelle tester ble utført på en modell i en skala 1:30. Modellen besto av en elastisk flyter, membranpose, fortøyningssystem og en separat pumpeenhet. Modellen ble utsatt for regulære bølgetester med bølger av ulike perioder og steilhet med ulike indre strømningshastigheter. Den første harmoniske komponenten i tidsserien for flyter bevegelsene ble analysert, og sammenligninger mellom de forskjellige interne strømningsregimene ble gjort. Bildeanalyse ble utført på posen for å se om påvirkningen av den indre strømmen kunne bestemmes kvalitativt. En merdned- setting ble identifisert, og nedsettingen var avhengig av vinkelhastigheten til den indre strømmen, med høyere hastigheter som resulterte i en større nedsetting. En liten forsterkning kunne sees i flyteresponsen med de forskjellige indre hastighetene, men liten forskjell ble sett mellom de to testede vinkelhastighetene. Den forsterkende effekten sett med den indre strømmen var også mer signifikant, for bølgelengder mer enn dobbelt så stor som merddiameteren. Bølgelignende posebevegelser ble observert, men uten kvantifiserbare data var analysen av posebevegelsen ikke entydig.

This thesis studied the influence of an internal rotational flow on the wave response of a closed flexible containment system. Experimental tests were conducted on a model of a 1:30 scale. The model consisted of an elastic floater, membrane bag, mooring system and a separate pump assembly. The model was subjected to regular wave tests with waves of different periods and steepness with different internal flow velocities. The first harmonic component of the floater motion time series was analysed, and comparisons between the different internal flow regimes were made. Image analysis was conducted on the bag to see whether the influence of the internal flow could be determined qualitatively. A cage set-down was identified, and the set-down was dependent on the angular velocity of the internal flow, with higher velocities resulting in a larger set-down. A slight amplification could be seen in the floater response with the different internal velocities engaged, but little difference was seen between the two angular velocities tested. The amplifying effect seen with the internal flow was also more significant, in general, for wavelengths more than twice the size of the cage diameter. Wave-like bag motions were observed, but without quantifiable data, the analysis of the bag motion was inconclusive.