مهندسی دریا
سال:1388 | دوره:5 | شماره:10 |تعداد مقالات:8

در این مقاله، استفاده از روش المان مرزی برای ارزیابی مشخصات هیدرودینامیکی اجسام و اثرات سطح آزاد مورد تحلیل قرار گرفته است. دو معادله از معادله انتگرالی المان مرزی و معادله حاصل از شرط مرزی فشاری کاتا بصورت همزمان حل شده است. المانهای بکار رفته در این روش از نوع ایزوپارامتریک است که هندسه المان و کمیت المان هم مرتبه و خطی است. این روش برای اجسام سه بعدی (هیدروفویل و استرات) با مقطع NACA0012 و فویل ژوخوفسکی با نسبت ضخامت 12% اعمال شده است. نتایج بدست آمده شامل توزیع فشار، نیروهای برا و پسا و الگوی امواج سطح آزاد می باشد که تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد. .اصل مقاله به صورت متن کامل انگلیسی در بخش انگلیسی قابل رویت است

در این مقاله، توسعه یک روش عددی به منظور ارزیابی عملکرد هیدرودینامیکی سازه های ساحلی و فراساحلی صلب ثابت یا متحرک، در جریان گذرای تک فازی یا دوفازی سیالات لزج و تراکم ناپذیر، با جزئیات ارایه شده است. برای این منظور، با انتخاب گسسته سازی حجم محدود و چیدمان هم مکان، یک روش گام جزیی در حل میدان سرعت و فشار و یک روش حجمی در ارایه سطح آزاد پیاده شده است. دامنه محاسباتی دوبعدی، بر اساس رویکرد شبکه های روی هم - شامل یک شبکه زمینه غیریکنواخت کارتزین و یک شبکه رو افتاده از سلول های چهار وجهی - گسسته شده است. با توسعه کد بر اساس الگوریتم و حل مسایل نمونه، صحت و دقت رویکرد ارزیابی گردیده است. بدین ترتیب، یک روش عددی قوی در حل مسایل پیچیده هیدرودینامیک، همراه با قابلیت توسعه ساده به فضای سه بعدی معرفی شده است. بدین ترتیب، امکان بررسی مسایل هیدرودینامیکی در فضای دوبعدی فراهم آمده و بر این اساس، نیاز به توسعه کد به فضای سه بعدی وجود دارد. به علاوه، اثر آشفتگی باید اضافه شود. لازم به ذکر است که در انتقال تمامی متغیرهای میدان جریان دوفازی، از یک رویکرد ساده غیربقائی استفاده شده است. دستگاه معادلات جبری حاصل از شبکه های مختلف نیز، برای هر متغیر به صورت همزمان حل شده تا کوپل قوی بین شبکه ها برقرار شود. به علاوه، ترکیب اجزاء الگوریتم حاضر متفاوت با تحقیقات پیشین بوده و کارآمد می باشد.

خطوط لوله فراساحل معمولا به صورت غیر مدفون اجرا می شوند. دهانه های آزاد آنها ممکن است از ابتدا به علت ناهمواری بستر وجود داشته باشند و یا بعدا در اثر آبشستگی در زیر لوله ایجاد گردند. این دهانه های آزاد نقاط ضعفی برای لوله محسوب خواهند شد که ممکن است تحت نوسانات ناشی از تشکیل گردابه قرار گیرند یا واکنش های نامطلوبی به تحریک های شدید بستر نشان دهند.در این مقاله میزان دقت روش متداول و ساده شده جرم افزوده در مقایسه با روش دقیق تری برای مدلسازی اندرکنش آب و لوله مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش اخیر سیال اطراف لوله به وسیله محیط آکوستیک و به روش اجزای محدود مدلسازی شده است. هر دو نوع تحریک دینامیکی نامنظم و هارمونیک زلزله بررسی شده اند. همچنین اثر اندرکنش خاک و لوله در مرزهای دهانه آزاد در تعدادی از تحریک ها در نظر قرار گرفته است. صحت سنجی مدل های عددی ازطریق مقابله مشخصه های دینامیکی آنها با برخی روابط تحلیلی-تجربی موجود انجام پذیرفته است.تحلیلهای انجام شده حاکی از آن است که روش جرم اضافه عموما نتایج محافظه کارانه تری را نسبت به مدل آکوستیک ارایه کرده است. تحت تحریک های هارمونیک میزان انحراف مشاهده شده دو روش در پیش بینی حداکثر کرنش طولی لوله به حدود 60 درصد بالغ شده است. در تحریک زلزله حداکثر انحراف مشاهده شده حدود 15 درصد بوده است. تفاوت دو روش با کاهش طول دهانه، افزایش یافته و در تحریک قائم بیشتر از تحریک افقی بوده است.

استفاده از بنادر رودخانه ای به منظور پهلوگیری کشتی ها با مشکلاتی همراه است که عمده ترین آنها رسوب گذاری و لای گرفتگی در درون این بنادر می باشد. نحوه رسوبگذاری و نشست لای در بنادر مزبور به شکل گردش آب در درون آنها بستگی دارد. در این مقاله مدل دو بعدی در پلان برای مدلسازی جریان در حوضچه ها و بنادر رودخانه ای تشریح شده است. معادلات حاکم بر جریان سیال به روش حجم کنترل منقطع سازی شده و از طریق الگوی SIMPLER حل گردیده اند. همچنین بمنظور رفع مشکلاتی نظیر نوسان درنتایج و عدم همگرایی حل معادلات برای برخی شرایط در مدلسازی دوبعدی جریان، نتایج بدست آمده در میدان محاسباتی دو بعدی شامل عمق آب و سرعتهای محاسبه شده، با اطلاعات یک بعدی مقایسه گردیده و در صورت نیاز نتایج به دست آمده اصلاح می شوند. برای اطمینان از صحت عملکرد مدل، نتایج مدلسازی جریان در بازشدگی ناگهانی کانال با نتایج معتبر مقایسه شده است که بیانگر انطباق خوبی بین نتایج است. از مدل تهیه شده برای بررسی جریان در بنادر و حوضچه های کنار رودخانه استفاده شده است. بدین منظور جریانهایی با میدان هندسی ثابت و اعداد رینولدز مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند. گردابه های تشکیل شده در مناطق مختلف حوضچه با اعداد رینولدز مختلف رسم شده و نسبت بین طول بازشدگی در رودخانه و طول گردابه ها، نشان داده شده است. با استفاده از پروفیل سرعت بدست آمده در حالات مختلف، می توان مناطقی را که احتمال رسوبگذاری در آنها بیشتر است نیز تشخیص داد.

ارایه یک روش تحلیلی ساده و سریع برای برآورد مقدار حرکت ها و تکانهای سکوهای نیمه مغروق بر اساس مفاهیم معادله موریسون، هدف اصلی این تحقیق می باشد. امواج به صورت مایل به سکو برخورد کرده، نظریه امواج دامنه کوتاه خطی مورد استفاده قرار گرفته است. برای محاسبه ضرایب میرایی از داده ها و نتایج تجربی و برای ضریب جرم اضافه، ترکیبی از داده ها و نتایج تجربی و تئوری مورد استفاده قرار گرفته است. برای سادگی بیشتر از اثرات اندرکنش المانهای نیمه مغروق بر میدان سیال اطراف صرفنظر شده است. نادیده گرفتن اثر جریان های محیطی بر تغییر پروفیل امواج و نادیده گرفتن تاثیر طیف باد نیز بعنوان فرضیات ساده کننده دیگر لحاظ گردیده اند. با کاربرد روش پیشنهادی امکان تحلیل طیفی بسیار سریع برای تعیین پاسخ سکو در درجات آزادی مختلف بر اساس آمار حالات دریا فراهم شده است. در انتها برای نمایش قابلیت های روش پیشنهادی و بررسی صحت نتایج آن، سکوی AKER H-4-2 DP مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از تحلیل توسط نرم افزار MOSES مقایسه گردیده اند که بیانگر توافق نسبی و تقریبا قابل قبول نتایج می باشد.

میزان آسیب پذیری یک سازه بتنی کنار ساحل وابستگی شدیدی به محل قرارگیری بتن نسبت به تراز آب دریا دارد. در این پژوهش، به منظور شبیه سازی فیزیکی محیط دریا و فراهم کردن شرایط نگهداری نمونه ها در شرایطی مشابه شرایط دریا، کانالی سرپوشیده در ابعاد آزمایشگاهی به همراه دستگاه موج ساز با قابلیت ایجاد امواج منظم با ارتفاع و پریود موج مختلف در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه طراحی و ساخته شد. همچنین از آب دریاچه ارومیه و نگاه داشتن دمای ثابت محیط بسته کانال در محدوده 35-30 درجه سانتیگراد برای فراهم نمودن محیط دریایی خورنده شدید استفاده گردید. نمونه های بتن مسلح و غیر مسلح با نسبت های آب به سیمان عیار های سیمان متفاوت و با استفاده از میکروسیلیس به عنوان ماده افزودنی ساخته شدند و در موقعیت های محیطی متفاوت مغروق، جزر و مدی، پاششی، اتمسفری، محیط آزاد آزمایشگاه و حوضچه عمل آوری آب شیرین نگهداری شدند. آزمایش هایی نظیر مقاومت فشاری بتن، میزان نفوذ یون کلرید، مقاومت الکتریکی (با استفاده از مدار الکتریکی پل وتستون)، پتانسیل خوردگی (با استفاده از دستگاهHalf Cell ) و شدت خوردگی آرماتور (با استفاده از دستگاه پتانسیواستات) در سنین مختلف بر روی نمونه ها انجام گرفت. عملکرد نمونه های قرار گرفته شده در نواحی مختلف نشانگر این مطلب است که، میزان شدت و سرعت خوردگی آرماتور در ناحیه پاششی بیشتر از نواحی دیگر می باشد. در ناحیه مغروق اگرچه قدرمطلق پتانسیل خوردگی آرماتورها بسیار بالا است اما به علت عدم وجود اکسیژن کافی در این محیط شدت خوردگی آرماتورهای مدفون در بتن ناچیز بوده و از نظر احتمال خوردگی در حد پایین می باشند.

یکی از جدیدترین روشهای تحلیل دینامیکی غیرخطی روش تحلیل دینامیکی افزایشی است که در آن با مقیاس کردن رکوردهای حرکت زمین، می توان کل محدوده رفتاری سازه از حد الاستیک تا حد نهایی را پوشش داد. این روش رفتار سازه را بخوبی نمایان می کند و کارایی بسیاری دارد که از جمله مهمترین آنها محاسبه عملکرد در زلزله(PBEE)  بخصوص ارزیابی میانگین فراوانی سالانه (MAF) تجاوز یک سطح مشخص نیاز سازه ای (ماکزیمم نسبت انحراف میان طبقات در تمام طبقات (qmax) یا یک ظرفیت حالت حدی مشخص (بطور مثال ناپایداری کلی دینامیکی) می باشد. در این مطالعه رفتار یک سکوی ثابت فلزی دریایی با خصوصیات رفتاری متفاوت در دو جهت بصورت جداگانه و با مدلسازی سه بعدی مورد بررسی قرار می گیرد و با بدست آوردن منحنی IDA و خلاصه سازی نتایج به بررسی رفتار سکو پرداخته می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که متفاوت بودن هندسه و سیستم جاکت در دو جهت باعث تفاوت عمده رفتار سکو در دو جهت شده و سکو نیازهای طرح را در جهتی که عرشه با استفاده از روش شناور سازی نصب شده، برآورده نمی سازد.

استفاده از روشهای عددی در بررسی ماهیت پدیده های طبیعی، حیطه وسیعی از علوم را به خود اختصاص داده است. به منظور بررسی عوامل موثر در مکانیسم پدیده گردابه جاری شونده، ضمن بررسی پارامترهای مربوط به هیدرودینامیک حول پایه های استوانه ای، با بکارگیری داده های تجربی مناسب و روشهای آنالیز طیفی، به بررسی جریان اطراف پایه های استوانه ای واقع در معرض جریان یکنواخت آب در حالت جریان آشفته (با مد نظر قرار دادن نیروهای عرضی اعمالی به آن و فرکانس پدیده گردابه جاری شونده) پرداخته شده است. آنگاه با بررسی نحوه معرفی مناسب پارامترهای لازم برای یک نرم افزار کامپیوتری مورد استفاده در روشهای مکانیک سیالات محاسباتی، شرایط آزمایشگاهی مذکور مدلسازی شده و سپس نتایج آن با داده های تجربی مفروض، مقایسه گردیده و نتیجه گیری های لازم انجام گرفته است. نهایتا با به کارگیری نتایج برنامه، به منظور بررسی نحوه دست یابی به داده هایی که مستقیما از اندازه گیریهای تجربی مذکور حاصل نگردیده، به بررسی مکان یابی نقطه انشعاب واقع بر پایه استوانه ای، اقدام شده است.