انجمن ژئومکانیک نفت ایران نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی 2538-4651 8 3 2025 11 22 Numerical Analysis of SPAR Rig Performance via Vortex آنالیز عددی عملکرد ریگ های فراساحلی اسپار بر اثر جریان های گردابی 19 30 251628 10.22107/ggj.2026.579483.1262 FA سجاد جوکاری کارشناسی ارشد، گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، شیمی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران آرمین حسینیان استادیار ، گروه مهندسی نفت ، معدن و مواد ، دانشکده فنی و مهندسی ، واحد تهران مرکزی ، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران ، ایران علی اسفندیاری بیات دانشیار، گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، شیمی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران Journal Article 2025 05 04 Among the various types of offshore rigs, single-point anchor reservoir (SPAR) rigs are notable as exceptional engineering accomplishments. A challenge faced by SPAR rigs is the impact of vortex effects from the surrounding environment. The helical strakes positioned on the body of the SPAR rig serve to reduce these effects. This research aims to examine the vortex phenomenon along with the forces generated by environmental flow waves (specifically lift and drag forces) that act on offshore SPAR rigs through numerical analysis. For the computational fluid dynamics (CFD) simulations, laminar flow conditions were chosen, eliminating vibration and oscillation around a modeled SPAR rig. The simulation was carried out using STAR-CCM+ software to analyze the vortex effects around the SPAR rig both with and without the presence of spiral rings. The results from the numerical simulation suggest that a carefully designed array of helical strakes can significantly impact the reduction of the vortex effect and the direct influence of waves on the rig’s structure. Moreover, the water velocity can greatly influence the dynamics of lift and drag forces depending on whether helical strakes are incorporated or not. Consequently, the behavior of lift and drag on the spar structure varied based on the performance of the vortex effects across different components of the spar rigs. Additionally, water velocities of 0.5, 0.75, 1.00, 1.25, and 1.5 m/sec at depths ranging from 1.7 to 2.7 m can significantly impact lift and drag forces, whether strakes are present or not. از بین ریگ‌های فراساحلی، ریگ‌های اسپار بعنوان یکی از بزرگترین سازه‌های مهندسی ساخته شده در صنعت حفاری است که در طول چند دهه گذشته برای حفاری و بهره برداری از میادین نفت و گاز استفاده شده‌اند. یکی از مشکلات استفاده از ریگ‌های اسپار، اعمال اثر گردابی توسط محیط اطراف می باشد. طوقه های مارپیچ نصب شده بر روی بدنه اینگونه ریگ ها، وظیفه کنترل اثرات گردابی را بر عهده دارند. پژوهش انجام شده، به تحلیل پدیده اثر گردابی و نیروهای ناشی از امواج جریان محیطی (نیروهای بالابری و کششی) بر روی ریگ دریایی اسپار با استفاده از روش عددی پرداخته است. جهت انجام شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در شرایط جریانی آرام و بدون در نظر گرفتن ارتعاشات و نوسانات در اطراف ریگ اسپار در نظر گرفته شده است. شبیه سازی انجام شده با استفاده از نرم افزار STAR-CCM+ جهت آنالیز اثر گردابی اطراف ریگ اسپار با فرض وجود و یا عدم وجود طوقه‌های مارپیچ انجام شده است. براساس نتایج حاصله از شبیه سازی عددی، طراحی موثر طوقه های مارپیچ می تواند تاثیر به سزایی در جلوگیری از اثر گردابی و برخورد مستقیم امواج به بدنه ریگ داشته باشند. همچنین، سرعت آب در مقادیر 5/0، 75/0، 00/1، 25/1 و 5/1متر بر ثانیه و اعماق 7/1 و 7/2 متری می تواند تاثیرات به سزایی در اعمال نیروهای بالابری و کششی در حضور و یا عدم حضور طوقه های مارپیچی ایفا نماید. http://www.irpga-journal.ir/article_251628_0c02ac81f488477f9e41aa4a3d654a1b.pdf