مهندسی دریا
سال:1398 | دوره:15 | شماره:30 |تعداد مقالات:14

سیستم مهاربند تک نقطه ای یا به اختصار SPM همانطور که از نام آن مشخص است، با وجود ابعاد کوچک، امکان مهاربندی شناور های بزرگ را فراهم می کند. این در صورتی است که شناور امکان چرخش 360 درجه ای به دور SPM را دارد. همچنین SPM به عنوان تاسیسات فراساحلی جهت بارگیری یا تخلیه نفت در دریا استفاده می شود. به طور کلی تامین ایمنی شناور مهار شده به SPM و امکان اتصال و انتقال نفت به آن حائز اهمیت است. در این مطالعه با امکان سنجی روش پردازش تصویر سه بعدی به ارزیابی حرکت انتقالی SPM پرداخته می شود. این حرکت انتقالی شامل Surge، Sway وHeave می باشد. به منظور اطمینان از نتایج بررسی حرکت انتقالی SPM، صحت سنجی انجام شده است. در ادامه با ساخت SPM در شرایط موج منظم، حرکت انتقالی آن بدست آمده است. نتایج نشان دهنده کارایی پردازش تصویر، در ارزیابی حرکت انتقالی SPM است.

نویز ایجاد شده توسط کشتی ها یکی از مهمترین صداهای درون دریاها است و نویز پروانه یکی از اجزای اصلی و مهم نویز تولیدی کشتی است. اندازه گیری نویز پروانه ها در آزمایشگاه علیرغم دقت بالا و قابلیت اطمینان خوب، هزینه زیادی دارد، دارای پیچیدگی هایی است و بسیار وقت گیر است. به همین دلیل محاسبه و تخمین نویز پروانه با استفاده از روش های حل عددی در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، نویز ایجاد شده توسط پروانه در شرایط غیرکاویتاسیونی با حل معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز (FW-H) محاسبه می شود. یک نرم افزار برای محاسبه عددی نویز پروانه با استفاده از معادلات FW-H توسعه داده شده است و نتایج آن با استفاده از چند مطالعه موردی صحت سنجی شده است. در انتها نتایج این نرم افزار برای پروانه DTMB 4119 با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. این مطالعه نشان می دهد که نتایج حاصل از نرم افزار با نتایج تجربی مطابقت خوبی دارد.

به دلیل ماهیت پیچیده تصادفی و غیر خطی امواج، پیش بینی وقوع امواج سهمگین دشوار است. پیش بینی وقوع امواج سهمگین می تواند تا حد زیادی از بروز خسارات جانی و مالی بکاهد. هدف از این تحقیق ارائه یک روش ترکیبی برای پیش بینی وقوع امواج سهمگین از روی متغیرهای هواشناسی با استفاده از روش های داده کاوی ضریب داده پرت محلی و شبکه عصبی مصنوعی دسته بندی کننده است. برای بررسی کارایی مدل ارائه شده از داده های تاریخی متغیرهای هواشناسی برداشت شده طی سه سال از ایستگاه های شماره 41041 و 41004 دو طوفان مشهور Dean (2007) و Irene (2011) استفاده شده است. ابتدا با استفاده از روش ضریب داده پرت محلی امواج سهمگین شناسایی شده، سپس از خروجی های این روش برای آموزش شبکه عصبی استفاده شده است. از 80 درصد داده های جمع آوری شده برای مرحله آموزش و از مابقی برای مرحله آزمون مدل بکار رفته است. کارایی روش ارائه شده با استفاده از معیارهای متداول بررسی عملکرد روی داده های آموزشی و آزمون بررسی شد؛ نتایج بیانگر عملکرد مناسب روش پیشنهادی در پیش بینی وقوع امواج سهمگین از روی متغیرهای هواشناسی است به طوری که برای هر دو مجموعه داده مورد بررسی دقت میانگین به 99% رسید.

در این مقاله اثر وصله کامپوزیتی در ترمیم لوله ی استوانه ای حاوی ترک راه به در محیطی تحت فشار داخلی بررسی شده است. برای این منظور با استفاده از روش اجزاء محدود سه بعدی و انتگرال J، ضرایب شدت تنش قبل و بعد از ترمیم تعیین شده است. جهت اطمینان از صحت مدل سازی، استوانه ی حاوی ترک محیطی راه به در، تحت کشش یکنواخت شبیه سازی و نتایج حاصل با حل تئوری مقایسه شده است. سپس به ترمیم استوانه ترک دار تحت فشار داخلی با استفاده از چهار وصله کامپوزیتی بور/اپوکسی، کربن/اپوکسی، کولار/اپوکسی و شیشه/اپوکسی به صورت موضعی پرداخته شده است. نتایج تحقیق، تاثیر قابل توجه وصله های کامپوزیتی را در کاهش ضریب شدت تنش استوانه ی ترک دار نشان داده است. مشاهده شد استفاده از وصله های کامپوزیتی با سفتی بالاتر اثر کاهنده بیشتری بر ضریب شدت تنش دارد. همچنین تاثیر چیدمان وصله کامپوزیتی، خواص و ضخامت چسب بر ضرایب شدت تنش روی جبهه ی ترک ارزیابی شده است.

یکی از مهمترین مسائلی که در طراحی موج شکن ها مورد توجه است، ارزیابی پایداری سازه در برابر امواج برخوردی است. از این رو در مقاله حاضر، تاثیر پارامترهای مختلف بر پایداری هیدرولیکی موج شکن سکویی چندلایه مطالعه شده است. برای رسیدن به این هدف، مدل آزمایشگاهی دوبعدی موج شکن سکویی چندلایه در کانال موج دانشگاه تربیت مدرس ساخته شد و تحت اثر امواج نامنظم با طیف انرژی جوانسواپ، مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه شناخت تاثیر پارامترهای مختلف مرتبط با سکو مانند تراز سکو از سطح ایستابی و عمق آب پای سازه بر سطح آسیب موج شکن سکویی چندلایه مدنظر قرار گرفت. پارامتر ارتفاع سنگ کلاس I، به عنوان یک پارامتر جدید شناخته شده و نحوه اثرگذاری این پارامتر بر پایداری موج شکن سکویی چندلایه بررسی شد. نتایج این بررسی نشان می دهد که با افزایش ارتفاع سنگ کلاس I، اتلاف انرژی موج برخوردی بیشتر شده و منجر به کاهش سطح آسیب سازه می شود. همچنین با افزایش عمق آب پای سازه به میزان 23 درصد، نیروی وارد بر موج شکن افزایش یافته که منتج به افزایش 250 درصدی خرابی سازه شده است. علاوه بر این، نتایج نشان می دهند که با افزایش 40 درصدی تراز سکو از سطح ایستابی، سطح فرسایش آرمور به میزان 67 درصد بیشتر خواهد شد.

در این پژوهش تمرکز اصلی بر روی پایش ناپایداری های دینامیکی بوجود آمده در یک شناور دوبدنه ی نیمه پروازی و کاهش دامنه ی این حرکات با استفاده از گوه ی پاشنه می باشد. این کار با استفاده از تحلیل مدل در اعداد فرود متفاوت در دو حالت بدنه ی اولیه و بدنه ی مجهز به گوه انجام گرفته است. حل عددی نیز با استفاده از حل معادلات متوسط گیری شده ی ناویر-استوکس و کد متن باز اوپن فوم ارائه شده است. علاوه بر صحت سنجی روش حل عددی بر مبنای داده های تجربی می توان مشاهده نمود که نصب گوه در پاشنه ی شناور اثر بسیار مثبتی در کاهش دامنه ی ناپایداری حرکات شناور در آب آرام داشته است. تاثیر این کاهش ناپایداری را می توان در نمودار مقاومت-سرعت شناور نیز مشاهده نمود. مهمترین دست آورد این تحقیق ایجاد یک تانک عددی معتبر برای شبیه سازی حرکات دینامیکی شناور و ثبت دقیق جزئیات جریان سیال در اطراف بدنه های پروازی و نیمه پروازی می باشد. حاصل نصب گوه و تحلیل عددی و تجربی، ثبت کاهش 12 درصدی در مقاومت شناور در سرعت طراحی آن می باشد.

هاورکرافت یک شناور مدرن است که توانایی جابجایی بر روی سطوح مختلفی چون آب و سطح زمین را دارد. وجه تمایز هاورکرافت و دیگر شناورها در این است که هاورکرافت­ ها بر روی لایه ای از هوا مستقر شده و سپس حرکت می­ کنند که این عامل اصلی سریع­ تربودن حرکت آن­ ها می­ باشد. درواقع این ویژگی منحصر به فرد هاورکرافت است که موجب می­ شود از آن استفاده­ های مختلف نظامی، تفریحی، حمل ونقل و غیره به عمل آید. در این مقاله مطالعه عددی جریان هوای آشفته تراکم ناپذیر در حالت پایا گذرنده از سیستم تعلیق هاورکرافت مورد بحث قرار گرفته است. بدین منظور هاورکرافت در نرم افزار کتیا مدل شده و پس از انتقال به نرم افزار انسیس– فلوئنت و اعمال شرایط مرزی و با حل معادلات حاکم بر مسئله، نتایج بصورت کانتورهای فشار، سرعت و منحنی نیروی لیفت ارائه شده­ اند. در این پژوهش سعی شده است تأثیر تغییر پروفیل قطعه هادی جریان و کانال انتقال هوا بر توزیع فشار و سرعت و همچنین نیروی لیفت وارده بر زیر سازه مشاهده شود. در نهایت مناسب­ ترین شکل از لحاظ توزیع فشار و مقدار نیروی لیفت از میان پروفیل­ های ارائه شده، پروفیل قطعه با شیب 8 درجه بود که موجب بهبود نتیجه نسبت به پروفیل اولیه شده است. همینطور مشخص شد که تغییر شکل­ های اعمال شده برای پروفیل مقطع کانال، بهبودی در میزان نیروی لیفت هاورکرافت اولیه ایجاد نکرده است.

پژوهش حاضر به معرفی یک موج شکن دیواری مشبّک جدید می پردازد. دیوار این موج شکن از روی هم قرار گرفتن اجزای مکعبی کوچک از جنس پی وی سی(PVC)، ساخته می شود. هر کدام از این اجزای مکعبی شکل(بلوک) دارای دو سوراخ می باشند که با قرار گرفتن آن ها بر روی هم و عبور کابل فلزی از میان آن ها، بلوک ها به یکدیگر بافته می شوند. در پژوهش حاضر سه مدل از سازه (با درصد تخلخل متفاوت)، با بررسی سه ارتفاع موج و حداقل 10دوره ی تناوب، در یک عمق آب و عمق آبخور ثابت از سازه، مورد سنجش قرار می گیرند. نتایج نشان داد که کاهش ارتفاع موج به میزان 50درصد، در تخلخل دیوار برابر 15درصد اتفاق می افتد. نحوه ی رفتار هر مدل از سازه در مقابل امواج نیز با بررسی دقیق توان موج برخوردی به آن ها توجیه گشت.

شناخت درست منطقه ساحلی به استفاده بهتر از این منطقه به شکل مهندسی شده کمک زیادی می کند، اما به دلیل شرایط پرخطر و تغییرات وسیعی که در منطقه ساحلی وجود دارد، معمولاً انجام مطالعات و تحقیقات در مورد پدیده های مطرح در این ناحیه با هزینه های سنگینی همراه است. در این تحقیق ارتباط بین ارتفاع موج شکنا، عرض منطقه شکست و تعداد دفعات شکست در ساحل شرقی نور به صورت مشاهداتی و پردازش تصاویر ویدئویی گرفته شده توسط دوربین های معمولی و دوربین پهپاد بررسی شده است. بررسی همبستگی بین پارامترها بیانگر امکان برآورد پارامتر هدف از روی اطلاعات پارامترهای موجود به کمک روابط ارائه شده است. بین عرض منطقه شکست و ارتفاع اولین موج شکنا ارتباط مستقیم با ضریب همبستگی 92/0 مشاهده شده و بین تعداد شکست و عرض منطقه شکست نیز همبستگی با ضریب 86/0 به دست آمد. حداکثر، حداقل و متوسط عرض شکست به ترتیب 100، 0 و 27 متر است.

گردش فصلی جریان ­ های ساحلی خلیج­ فارس با تفکیک­ پذیری افقی طول و عرض جغرافیایی 2 دقیقه، با استفاده از مدل عددی کوهیرنس شبیه­ سازی شد. نتایج شبیه­ سازی نشان داد که جریان ­ های سواحل ایران به سمت شمال­ غربی در ماه­ های دی تا فروردین گسترش می­ یابد و به بیشترین شدت خود در ماه ­ های خرداد تا مرداد، زمانی­ که جریان درون ­ ریز سطحی از طریق تنگه هرمز و با استقرار ترموکلاین فصلی به تدریج قوی­ تر می­ شود، می­ رسد. نتایج شبیه­ سازی نشان ­ دهنده گسترش ترموکلاین با شروع فصل گرما است. تحت این شرایط جریان­ های ساحلی قوی­ تری در تابستان به وجود می ­ آید. نتایج شبیه­ سازی وجود جت ساحلی را در ماه­ های اردیبهشت تا مهر با سرعت حدودا cm/s 30 نشان داد. جت ساحلی در مجاورت سواحل ایران تنها محدود به سطح است و به­ طرف جنوب­ شرقی حرکت می­ نماید، اما جت­ ساحلی در مجاورت عربستان سعودی در تمامی ستون آب به طور کامل از سطح تا بستر وجود دارد و به­ سمت جنوب­ شرقی حرکت می­ کند.

در کشورهای توسعه یافته فناوری تیکه نگاری صوتی به عنوان یکی از ابزارهای نوین پایش منابع آب در اقیانوس ها، دریاها و رودخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این مطالعه دستگاه تیکه نگاری صوتی دریایی 10 کیلوهرتز به منظور پایش پیوسته جریان های دریایی در مقیاس چند کیلومتری، مورد بررسی قرار گرفته است. با توسعه رابطه انتشار امواج صوتی در آب، رابطه جدیدی ارائه شد و حداکثر برد اندازه گیری این روش محاسبه گردید. نتایج نشان داد حداقل و حداکثر برد اندازه گیری این نوع دستگاه به ترتیب 57 تا 18000 متر است. همچنین مشاهده شده که اندازه گیری سرعت جریان در فواصل بیش از 7000 متر دارای دقت بهتر از 1/0 سانتی متر بر ثانیه است. تاثیر انتخاب ام-سیکنونس مناسب با توجه به فاصله بین ایستگاه های صوتی یکی دیگر از موضوعات مهم به کارگیری روش تیکه نگاری صوتی به منظور داشتن بهترین عملکرد است. پیشنهاد می شود جریان های خلیج فارس با استفاده از روش تیکه نگاری صوتی اندازه گیری شود.

طراحی و تحلیل پروانه نیمه مغروق به علت مواجه شدن با پارامترهای هندسی و هیدرودینامیکی مختلف مانند پروفیل سطح مقطع پره، پدیده کاویتاسیون-هوادهی، اثر سطح آزاد و جریان چند فازی بسیار پیچیده است. برای طراحی و بهینه سازی سامانه رانش پروانه نیمه مغروق، نیاز به حل گری است که بتواند با در نظر گرفتن کلیه پارامترهای هندسی و جریانی در مدت زمان کمی نتایجی با دقت مناسب ارائه دهد. در این مقاله تحلیل پروانه نیمه مغروق با استفاده از روش المان مرزی پرداخته شده است. دنباله موجود در پایین دست پروانه مدل سازی شده است و شرط مرزی سطح آزاد با استفاده از بسط تیلور و با در نظر گرفتن طول موج بلند استخراج شده است. نتایج به دست آمده در مقایسه با داده های تجربی نشان می دهد که روش المان مرزی قابلیت تحلیل پروانه نیمه مغروق را دارا بوده و با استفاده از نتایج عددی به دست آمده از این روش امکان تفکیک نواحی هوادهی اولیه، گذرا و ناحیه کاملاً هوادهی حین چرخش پروانه نیمه مغروق امکان پذیر می باشد. در این مقاله اثر جریان عرضی روی نتایج محلی مورد بررسی قرار گرفته است. از مقایسه نتایج عملکردی پروانه با در نظر گرفتن جریان عرضی، کاهش خطاها در ضرایب پیشروی کم مشاهده می شود.