ESTUDO NUMÉRICO DA DINÂMICA NÃO LINEAR DE MODELO SIMPLIFICADO DO ESCOAMENTO
BIFÁSICO EM SISTEMAS OLEODUTO-RISER.
O escoamento bifásico num sistema oleoduto-riser é modelado via abordagem de volume de controle. Ambos oleoduto e riser são considerados volumes de controle. No oleoduto o escoamento é considerado sempre como estratificado. As equações de governo do oleoduto são as equações de conservação de massa do líquido e do gás. A pressão do gás é constante ao longo do oleoduto, mas varia com o tempo. A pressão no líquido é hidrostática. A fração de vazio no oleoduto é dada por relação de equilíbrio local entre as forças de atrito do líquido e do gás com a parede do tubo, e na interface líquido-gás, além da força gravitacional. As equações de governo do riser resultam da conservação de massa do líquido e do gás e a conservação da quantidade de movimento linear. Para fechar o modelo utiliza-se relação cinemática que especifica a velocidade relativa entre as fases. As equações de governo para o escoamento bifásico em sistema oleoduto-riser resultam em um sistema de três equações diferenciais mais um conjunto de equações algébricas. Esse sistema de equações algébrico-diferenciais (DAE - differential-algebraic equations) tem os requisitos mínimos para que sua dinâmica não linear possa apresentar regime caótico. O principal objetivo desse trabalho é estudar a dinâmica não linear da DAE que modela de forma simplificada o escoamento bifásico em sistemas oleoduto-riser em função dos parâmetros do sistema e condições de contorno. O modelo apresenta somente um estado estacionário cuja estabilidade é estudada via análise de estabilidade linear. A bacia de atração desse estado estacionário é obtida via função de Lyapunov. Mapas de Poincaré são construidos para estudar órbitas periódicas e a estabilidade das mesmas em função dos parâmetros do sistema e condições de contorno. Estes também são utilizados para verificar a possibilidade de regime caótico. Caso essa possibilidade exista, expoentes de Lyapunov serão utilizados como um segundo critério para se determinar a existência de regime caótico.