Sviluppo di un tool di calcolo per analisi delle vibrazioni indotte nel flusso basato sulle impedenze acustiche

This thesis investigates acoustic resonance phenomena in gas pipeline systems characterized by the presence of side branches. The main objective is the development and validation of a one-dimensional acoustic calculation tool based on acoustic impedance, capable of predicting the main resonance frequencies of the system. Three modeling approaches are developed and compared: a fully distributed model, a hybrid model, and a lumped parameter model, assessing their accuracy, validity limits, and industrial applicability. The distributed model is adopted as the reference approach and applied to a real industrial case provided by Saipem. The results are finally compared with FEM numerical simulations, showing good predictive capability of the one-dimensional model in the low-frequency range and confirming its effectiveness as a preliminary analysis tool.

La presente tesi analizza i fenomeni di risonanza acustica in sistemi di condotte per il trasporto di gas naturale caratterizzati dalla presenza di diramazioni laterali. L’obiettivo principale è lo sviluppo e la validazione di un tool di calcolo monodimensionale basato sull’impedenza acustica, in grado di prevedere le principali frequenze di risonanza del sistema. Vengono sviluppati e confrontati tre approcci di modellazione: un modello completamente distribuito, un modello ibrido e un modello concentrato, valutandone accuratezza, limiti di validità e applicabilità industriale. Il modello distribuito è assunto come riferimento e applicato a un caso reale di interesse industriale fornito da Saipem. I risultati ottenuti sono infine confrontati con simulazioni numeriche FEM, mostrando una buona capacità predittiva del modello monodimensionale nella banda di bassa frequenza e confermando l’efficacia dell’approccio come strumento di analisi preliminare.