مهندسی دریا
سال:1387 | دوره:4 | شماره:7 |تعداد مقالات:9

مورفولوژی سیستم ساحلی کشور گویان در مقیاس های فضایی و مکانی مختلف تحت تاثیر شکل گیری و جابجایی پهنه های ثابت و متحرک در طول ساحل با استفاده از عکس های هوایی، تصاویر ماهواره ای، سیستم موقعیت جهانی (GPS) و شکل نیمرخ ساحل در سالهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفتند. اطلاعات زمانی از منابع مختلف جمع آوری، یکسان سازی، تجزیه و تحلیل و سپس توسط سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به تصویر کشیده شدند. تعداد شش پهنه گل شناسایی و انتخاب شدند که هر یک با سرعت های متفاوتی در جهت غرب جابجا می شدند. جابجایی پهنه های گل با وقوع دوره ای فرسایش و رسوبگذاری همراه بوده است. تحلیل آماری تفاوتهای مکانی- زمانی قابل توجه در الگو و مقدار فرسایش و رسوبگذاری را در طول ساحل نشان داده و اثر پهنه های گل را در پایداری مورفولوژیکی و رفتار ساحلی مشخص می سازد.

کنترل خستگی و تعیین عمر مفید در سازه هایی نظیر کشتی و سکوهای دریایی که تحت اثر بارهای نوسانی قرار دارند، یکی از مهمترین مراحل طراحی سازه محسوب می شود. شکست خستگی به صورت ترک در محل جزییات شروع شده و در سازه گسترش می یابد. در سازه های فلزی این ترک ها در محل جوش شروع می شود. اکثر روش های به کار رفته برای بررسی عمر خستگی در اتصالات جوش، بر اساس مقادیر تنش در نقاط بحرانی - که هات اسپات نامیده می شوند - می باشند. کاربردی ترین روش تعیین تنش هات اسپات، استفاده از روش تحلیل اجزا محدود به همراه استفاده از تعدادی روابط تجربی می باشد. این روابط تجربی، اغلب بر اساس خطی سازی تنش در جهت ضخامت یا برون یابی تنش در سطح می باشند. در این مقاله، تنش هات اسپات در یکی از جزییات رایج در ساختمان کشتی با روش اجزا محدود و با استفاده از روابط مختلف محاسبه و نتایج با مقادیر به دست آمده از آزمایش تجربی مقایسه شده است. میزان دقت و حساسیت نتایج نسبت به فرضیات مدل سازی برری گردیده و بهترین رابطه تعیین تنش هات اسپات – با توجه به دقت مورد نیاز، زمان و هزینه – پیشنهاد شده است.

مقاله حاضر به معرفی شبیه سازی 11 ساله پیوسته اقلیم امواج از سال 1992 تا سال 2002 در خلیج فارس و دریای عمان با استفاده از داده های ورودی دریافتی از مرکز اروپایی پیش یابی میان مقیاس جوی (European Center for Medium Range Weather Forecasts) می پردازد. میدان باد در ارتفاع 10 متری این مرکز به همراه شرط مرزی طیفی موج بر روی عرض 18 درجه شمالی، پس از پاره ای اصلاحات محلی به یکی از آخرین ویرایش های مدل عددی نسل سوم موج اعمال گردیده است. شبیه سازی جداگانه باد و موج طوفان های گرمسیری رخ داده در 30 سال اخیر در شمال اقیانوس هند که تاثیرگذار بر منطقه دریای عمان می باشند نیز انجام شده و شرط مرزی مدل پیوسته در بازه های زمانی وقوع این طوفان ها اصلاح گردیده است. برای ارزیابی دقت میدان باد ورودی و میدان موج شبیه سازی شده از داده های محلی و ماهواره ای باد و موج استفاده شده است.سپس مشخصات امواج در دوره بازگشت های مختلف با استفاده از تحلیل مقادیر حدی محاسبه گردیده است. به منظور برآورد اهمیت و بزرگی طوفان ها در هر جهت، تحلیل مقادیر حدی کل منطقه پس از دسته بندی جهتی موج نیز انجام شده است. در پایان برنامه ای کامپیوتری با نام اطلس امواج دریاهای ایران برای استفاده در مقاصد مهندسی و مدیریتی برای عموم کاربران تهیه گردیده است.

تحلیل خستگی یکی از مهمترین بخش های طراحی سازه های فراساحلی است. این تحلیل با توجه به وجود نیروهای متناوب ناشی از موج، جریانات دریایی، باد و غیره در محیط دریا از اهمیت ویژه ای در طراحی اولیه برخوردار است. همچنین، در نظر گرفتن اثرات ناشی از خستگی، یکی از مولفه های مهم در تخمین عمر سکوها به شمار می رود.در این مقاله، در ابتدا و با در نظر گرفتن شرایط محیطی محل عملیات (دریای خزر) سکوی جک آپ ایران خزر توسط نرم افزار ANSYS مدل سازی شده است. با توجه به آمارهای موجود از شرایط محیطی دریای خزر ارتفاع موج مشخصه برابر 12 متر و سرعت جریانات دریایی برابر 1 متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. به منظور مدل سازی اندرکنش خاک و سازه، از فنرهای الاستیکی استفاده گردیده که سختی آنها بر اساس آیین نامه API در آب های کم عمق استخراج شده است. پس از انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی در تمامی جهت های تابش موج، راستای موج غالب و اتصال بحرانی سکو مشخص شده است. این اتصال با در نظر گرفتن طول موثر عضوها و تکیه گاه های مناسب، مدل سازی شده و و پس از اعمال بارهای سه گانه (نیروی محوری، لنگر خمشی درون صفحه و لنگر خمشی برون صفحه) تحت تحلیل خستگی قرار گرفته است. سپس، با در نظر گرفتن قانون ترکیب تنش ارایه شده توسط آیین نامه API، تنش نقطه حاد محاسبه شده و گره بحرانی نیز مشخص شده است. تحلیل خستگی برای این گره، با در نظر گرفتن دیاگرام S-N توصیه شده توسط آیین نامه API انجام شده و خسارت سالیانه و در نهایت عمر تقریبی سکو به دست آمده است. در ادامه بر اساس روش توزیع تجمعی انرژی موج اثر راستاهای مختلف موج در تحلیل خسارت سالیانه اتصال بحرانی، مورد ارزیابی قرار گرفته است.در این مقاله، سعی شده تا با ساده سازی محاسبات و نیز اعمال تقریب های قابل قبول، روش آسانی به منظور یافتن اتصال بحرانی سکوی جک آپ پیشنهاد شده و سپس از روی تنش بحرانی در اتصالات این سکو عمر تقریبی آن را محاسبه کرد.

در این مقاله، چگونگی توسعه یک برنامه به منظور بهینه سازی الگوی مهاربندی سازه های شناور، بر اساس استفاده از الگوریتم ژنتیک ساده یا نامقید ارایه گردیده است. توزیع خطوط مهار پیرامون سکو و کشش این خطوط، از جمله عواملی هستند که به طور مستقیم در پاسخ (حرکات) شناور – هنگامی که در معرض شرایط محیطی همچون باد، موج و جریان های دریایی قرار می گیرد – موثر هستند. از اینرو، الگوریتم ژنتیک به جستجوی توزیع بهینه و کشش خطوط مهار، با هدف کمینه ساختن جابجایی های شناور می پردازد. در این مقاله، برای نخستین بار از تحلیل دینامیکی جهت تعیین پاسخ های سازه در روند بهینه سازی الگوی مهاربندی استفاده شده است. موج و باد به صورت طیفی تعریف شده و تحلیل در دامنه فرکانس انجام شده است. هدف از بهینه سازی، کمینه ساختن یک تابع هدف می باشد، که در اینجا به صورت مجموع مربعات جابجایی های شناور در شرایط محیطی مشخص، تعریف شده است. کمیت های بهینه سازی که در این مساله مورد توجه قرار گرفته اند، عبارتند از موقعیت قرارگیری لنگرها، طول خطوط مهار و زاویه قرارگیری سکوی شناور نسبت به شرایط محیطی اعمال شده. همچنین، فرض بر این است که قطر خطوط مهار، جنس و مقاومت آنها ثابت بوده و به علاوه بویه یا وزنه ای نیز به آنها متصل نمی باشد. ضمن توضیح در رابطه با برنامه الگوریتم ژنتیک توسعه یافته، کاربرد آن در یک مطالعه موردی و تحلیل کیفی و نتایج بدست آمده، ارایه شده است.

در این مقاله دقت روش های نیمه تجربی و عددی در پیش بینی مشخصات امواج ناشی از باد در بندر امیرآباد و بوشهر مورد مطالعه و ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. در ابتدا مشخصات امواج با استفاده از داده های باد ایستگاه های همدیدی بابلسر و بوشهر و بکارگیری روش های نیمه تجربی SPM, SMB و CEM محاسبه شده است. به علاوه، مقادیر ارتفاع و دوره تناوب امواج پیش بینی شده با مشخصات ثبت شده توسط بویه های موج نگار امیرآباد، نکا و بوشهر مقایسه و خطاهای روش های نیمه تجربی تعیین شده است. سپس نتایج حاصل از روش های نیمه تجربی با مشخصات بدست آمده از پروژه مدلسازی امواج دریاهای ایران مقایسه شده است. مدلسازی مزبور با استفاده از داده های میدان باد ECMWF اصلاح شده و بکارگیری مدول SW نرم افزار MIKE21 صورت گرفته است. ارزیابی کاملتری از نتایج بدست آمده، با تحلیل حدی مقادیر ازتفاع موج پیش بینی و اندازه گیری شده و محاسبه مقادیر ارتفاع موج شاخص با دوره های بازگشت 2، 5 و 10 ساله به صورت کلی و جهتی صورت پذیرفته است.طبق بررسی های انجام شده، روش SPM از بین روشهای نیمه تجربی مناسب ترین روش برای تعیین مشخصات امواج بندر امیرآباد و روش های نیمه تجربی SMB و SPM به ترتیب مناسب ترین روش ها برای تعیین ارتفاع و دوره نتوب امواج بندر بوشهر می باشند. مقایسه نتایج روش های نیمه تجربی و عددی نشان می دهند که خطای روش های نیمه تجربی در پیش بینی مشخصات امواج بندر امیرآباد حدود دو برابر خطای روش عددی است، در صورتی که مقادیر بدست آمده از روش های نیمه تجربی و عددی در بندر بوشهر اختلاف کمی داشته و با مقادیر اندازه گیری شده همخوانی دارند. مطالعات نشان می دهند که علت اصلی خطای روش های نیمه تجربی نامناسب بودن میدان باد وردی است و پیش بینی می شود در صورت مناسب بودن آمار باد موجود در منطقه، اختلاف ارتفاع موج پیش بینی شده به وسیه روش های نیمه تجربی و عددی قابل قبول باشد.

در مقاله حاضر، روش تقریبی تحلیل جریان لزج و تراکم ناپذیر دو بعدی حول اجسام که دارای کاربردهای صنعتی متعدد می باشد، ارایه می گردد. هر دو جریان لایه مرزی و پتانسیل یه طور تکراری حل شده و کمیت های مهم جریان محاسبه می شوند.جریان لایه مرزی آرام و مغشوش به کمک جریان مجازی عمود بر سطح جسم، به عنوان شرایط مرزی حل می شود. جریان حول جسم به وسیه ترکیب جریان های پتانسیل یکنواخت و توزیع چشمه و چاه و گردابه روی سطح جسم و گردابه با قدرت ثابت روی خط جریان جدایی ساخته شده است. جریان چرخشی در ناحیه ویک نیز ایجاد می شود. با توسعه برنامه محاسباتی، حل عددی صورت گرفته و قدرت و محل سینگولاریتی های توزیع شده محاسبه گردیده است. با معلوم بودن طول ویک و ضریب فشار کمینه از داده های تجربی، شکل خطوط جریان و در نتیجه لایه مرزی حول جسم بدست می آیند. همچنین، توزیع فشار و سرعت و منحنی خط جریان جدا شده از نقطه جدایی، محاسبه شده و با داده های تجربی مقایسه شده اند.