مهندسی دریا
سال:1394 | دوره:11 | شماره:22 |تعداد مقالات:12

در این مقاله روش جدیدی جهت استخراج ضرائب جرم افزوده یک ربات زیرآبی پیشنهاد شده است. در این روش، حرکت شتاب دار ربات بصورت عددی شبیه سازی شده و نیروهای ناشی از سرعت و شتاب آن استخراج و از آنجا ضرائب جرم افزوده محاسبه می گردد. جهت اعتبار سنجی روش پیشنهادی، ضرایب جرم افزوده یک بیضیگون با استفاده از روش حاضر محاسبه و با نتایج تحلیلی موجود برای بیضیگون مقایسه شده است. نتایج عددی حاصله تطابق خوبی با نتایج تحلیلی داشته و میتوان از آن جهت استخراج ضرایب جرم افزوده هندسه های پیچیده تر نظیر شناور هوشمند زیر آبی پژوهشکده علوم و فناوری زیردریا استفاده نمود. نتایج عددی حاصله انطباق قابل قبولی با نتایج تجربی تست های مکانیزم حرکت صفحه ای انجام شده در پژوهشکده علوم و فناوری زیردریا نشان میدهد.

افزایش استفاده از وسایل زیرسطحی خودکنترل منجر به ایجاد حساسیت بیشتری در طراحی آنها شده است. موضوع اکثر مطالعات طراحی زیرسطحی ها روی بحث کاهش درگ، فرمانپذیری مناسب و پایداری آنها بوده است. طراحی مناسب و پیش بینی رفتار این وسایل مستلزم تخمین دقیق بارها از مشتقات هیدرودینامیکی مربوط به آنها می باشد. در این مقاله مشتقات هیدرودینامیکی زیرسطحی هیدرولب 500 با استفاده از ترکیب روش عددی و نیمه تجربی تخمین زده شده است. در این روش ابتدا مشتقات هیدرودینامیکی بدنه زیرسطحی با اعمال حرکات نوسانی اجباری هیو و پیچ خالص با استفاده از یک مدل عددی بر پایه دینامیک سیالات محاسباتی تخمین زده شده است و سپس به کمک فرمول های نیمه تجربی مقادیر مشتقات هیدرودینامیکی مربوط به بالک ها اضافه گشته است. به منظور اعتبار سنجی نتایج مدل ارائه شده، تست تجربی موسوم به تست PMM با استفاده از تست های تونل آب انجام گرفته است. نتایج اعتبارسنجی نشان می دهد که ترکیب روش دینامیک سیالات محاسباتی و روش نیمه تجربی در محاسبه مشتقات هیدرودینامیکی کارآمد بوده و قادر است با دقت مناسبی این ضرایب را تخمین بزند با استفاده از این روش هزینه محاسباتی در طراحی تفصیلی کاهش می دهد.

در این مقاله به منظور کاهش آبشستگی در اطراف خطوط لوله فراساحلی، تعدادی آزمایش تجربی جهت بررسی تاثیر اضافه شدن یک تیغه طولی نفوذ ناپذیر به زیر لوله انجام شده است. هدف از انجام این تحقیق، کاهش دادن گرادیان هیدرولیکی زیر لوله بوده است تاحدی که مقدار آن از گرادیان هیدرولیکی بحرانی فاصله گرفته و از اینرو وقوع آبشستگی را به تاخیر انداخته یا به کلی از آن جلوگیری کند. مدل های فیزیکی این مطالعه شامل سه لوله با قطر های متفاوت می باشند. هر کدام از لوله ها با شش عرض نسبی مختلف تیغه آزمایش شده اند. همچنین تعدادی شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار Flow 3D انجام پذیرفت که در آن شرایط مرزی یکسانی با مدلهای فیزیکی بکار برده شد. در هر دو بررسی تجربی و عددی ابتدا نمونه شاهد که همان لوله بدون حفاظ است مورد آزمایش قرار گرفته است. سپس تیغه ای در عرض های نسبی متفاوت 0.05، 0.10، 0.15، 0.20، 0.25 و 0.50 به لوله اضافه شده و عملکرد آن در مقابل آبشستگی مورد آزمایش و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصله از مدل فیزیکی و شبیه سازی عددی همخوانی مناسبی با یکدیگر داشتند و نشان دهنده کاهش چشمگیر آبشستگی در زیر لوله بعد از یک عرض نسبی مشخص تیغه مورد استفاده بوده است.

با افزایش روز افزون استفاده از انرژی بادی، توربین های بادی فراساحلی سهم قابل توجهی از تولید این انرژی را بر عهده گرفته اند. این توربین ها به دلیل قرارگیری در محیط دریا متحمل بارهای دینامیکی قابل توجه و طولانی مدت می شوند. وجود چنین بارهایی موجب ایجاد خستگی در اعضای مختلف سازه های فراساحلی و این نوع توربین ها می شود. خرابی بواسطه خستگی، یکی از اصلی ترین دلایل خرابی در سازه های فراساحلی به شمار می آید. یکی از بهترین راههای کاهش بارهای خستگی، کاهش ارتعاشات در سازه است. در این مطالعه بمنظور کاهش ارتعاشات در توربین، از یک میراگر جرم تنظیم شونده با جرم های مختلف، در قسمت ناسل توربین بهره گرفته شده و میزان کاهش ها ارتعاشات در درجات آزادی مختلف توربین با حضور میراگرها مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی میراگرها بواسطه کد FAST-SC انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که حضور میراگر در ناسل توربین می تواند موجب کاهش گشتاورهای پای برج توربین و نتیجتا کاهش بارهای خستگی در برج توربین می شود. می توان چنین عنوان نمود که افزایش جرم میراگر تا حدود 21 تن، می تواند موجب کاهش قابل توجه تر ارتعاشات مختلف گردد. همچنین نتایج حاکی است که کاهش گشتاورهای پای برج توربین به دلیل کاهش ارتعاشات می تواند موجب افزایش زمان لازم تا خرابی توربین (طول عمر توربین) شود.

پدیده روگذری موج از موجشکن توده سنگی از موضوعات مهمی است که همواره بعنوان پارامتری تاثیر گذار در طراحی موجشکن ها مطرح است. اغلب مدلسازی های انجام شده در زمینه مطالعه روگذری بر مبنای روش های آزمایشگاهی بوده است و مدلسازی عددی روگذری موج از موجشکن متخلل که تحت اثر موج نامنظم قرار دارد کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در مطالعه حاضر با تکیه بر مطالعه آزمایشگاهی انجام شده، میزان روگذری موج از موجشکن توده سنگی متخلل که تحت اثر موج نامنظم قرار دارد مدلسازی عددی شده است. برای سه ارتفاع موج مدلسازی شده در آزمایشگاه، مدلسازی عددی انجام شده است و مقایسه نتایج روگذری حاصل از مدلسازی عددی با نتایج آزمایشگاهی، خطایی در حدود 15 درصد را نشان داده است. این مقادیر خطا، با توجه به تفاوت های مدل عددی و آزمایشگاهی و همچنین خطاهای مدل عددی، قابل قبول است. همچنین برای سه شیب مختلف سازه موجشکن، نتایج روگذری حاصل از مدلسازی عددی برای سازه با نسبت تخلخل 0.15 و سازه غیر متخلخل با فرمول اون مقایسه شد.

در این مقاله به مطالعه و بررسی روش جداسازی متغیر ها و اعمال این روش در حل مساله موج شکن شناور دوبعدی در دامنه نامحدود و عمق آب محدود تحت اثر موج خطی پرداخته شده است. روش جداسازی متغیرها به عنوان روشی تحلیلی و کارا در بررسی مسائل دو بعدی مرتبط با جسم شناور مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش با استفاده از تقسیم دامنه مساله به زیر دامنه های جداگانه و سپس تخمین پتانسیل سرعت در هر زیر دامنه به وسیله سری های متعامد، و در ادامه برقراری شروط مرزی بین زیردامنه ها، پتانسیل کل مساله و در نتیجه آن ضرائب جرم اضافه، میرایی، و نیروهای وارد بر جسم شناور بدست می آیند. در این مطالعه روش جداسازی متغیر ها در مورد مقطعی مستطیلی مورد استفاده قرار داده شده و ضرائب میرایی و جرم اضافه و همچنین نیروهای وارد بر جسم شناور در سه درجه آزادی سوی، هیو و رول بدست می آیند. در ادامه ضرائب بازتاب و گذزدهی و در نتیجه آن نیروی دریفت وارد بر جسم شناور بدست آمده و تاثیر پارامتر لاغری در نیروی دریفت ایجاد شده روی موج شکن محاسبه می شود نتایج نشان می دهند متغیر تاثیرگذار در ضرایب بازتاب و گذردهی موج شکن شناور، نسبت عرض موج شکن به آبخور آن بوده که با افزایش این متغیر ضریب گذردهی کاهش و ضریب بازتاب افزایش می یابند و لذا عملکرد موج شکن بهبود می یابد. هم چنین نتایج نشان می دهند متغیر نسبت عمق آب به آبخور موج شکن تاثیر زیادی در عملکرد موج شکن شناور ندارد.

مدل های طیفی امواج و یا اندازه گیری های دو بعدی طیف موج، توزیع انرژی امواج را در فرکانس ها و جهات مختلف مشخص می کند، در حالی که بیش تر اندازه گیری های طیف موج، غیر جهتی است. در این پژوهش، تفکیک انرژی امواج به دو بخش دورآ و محلی مورد بررسی قرار گرفته است. برخی از این روش ها برای طیف فرکانسی بدون جهت، و برخی برای طیف جهت دار موج قابل استفاده هستند. در این پژوهش، پس از معرفی روش های مختلف جداسازی، این روش ها برای یک سری داده اندازه گیری شده مورد بررسی قرار می گیرد. فرض بر این است که روش دوبعدی، اطلاعات دقیق تری دارد و روش یک بعدی در بهترین صورت، می تواند نتایجی شبیه به آن را داشته باشد. بر اساس نتایج، روش های ارل و هوانگ فرکانس جداسازی را کم تر از واقع انتخاب می کنند. روش پرتیلا با وجودی که این مزیت را دارد که فرکانس جداسازی حتما یکی از مینیمم های طیف اصلی است، اما به نوسانات طیف وابستگی زیادی دارد.

در این مقاله، کارآیی سیستم میراگر مایع تنظیم شده (TLD) در کنترل پاسخ های دینامیکی سکوهای فراساحلی شابلونی (جکت) تحت تحریک لرزه ای مورد بررسی قرار می گیرد. این میراگر که از یک یا چند مخزن حاوی سیال (عموما آب) تشکیل شده قابل نصب روی عرشه سکو است. نیروهای هیدرودینامیکی که از تلاطم آب داخل مخزن به وجود می آیند، به عنوان نیروهای مقاوم در برابر ارتعاش، به کنترل پاسخ سازه کمک می کنند. در این تحقیق، یک سکوی شابلونی با ابعاد متناسب برای آب های خلیج فارس (سکوی SPD1 به عنوان مطالعه موردی)، تحت زلزله های طبس، ال سنترو و کوبه، در دو حالت با و بدون میراگر، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ANSYS، مدل سازی شده و سپس تحت تحلیل مودال و تاریخچه زمانی قرار گرفته است. پس از صحت سنجی مدل اجزای محدود و طراحی بهینه میراگرها، رفتار سازه در دو حالت با و بدون TLD مقایسه شده و نتایج به دست آمده مورد بحث مورد قرار گرفته اند.

یکی از متداول ترین روش های تحلیل و طراحی مونوپایل ها تحت بار جانبی، روش منحنی های p-y یا به طور کلی استفاده از منحنی های نیرو- تغییر مکان در نقاط مختلف سازه است. به همین منظور و برای بررسی رفتاری و اندرکنش بین خاک و مونوپایل تحت بار جانبی در این تحقیق به مدلسازی این پدیده به صورت فیزیکی و با استفاده از دستگاه سانتریفوژ ژئوتکنیکی دانشگاه تهران و در فضای Ng پرداخته شد. در تحقیق حاضر با در نظر گرفتن دو پارامتر عمق نفوذ شمع در خاک (L) و همچنین طول آزاد (e) در سر شمع و تغییر در مقادیر و نسبت های این دو پارامتر، 5 آزمایش مدل سازی شد. با ترسیم منحنی های p-y موجود در API و مقایسه آنها با منحنی های حاصل از آزمایش ها به بیان تفاوت ها و اصلاح آن ها می پردازیم.

در این مقاله الگوی جریان اطراف دو لوله با آرایش سوار بر هم به ازای فواصل، نسبت قطرها و اعداد رینولدز متفاوت به صورت تجربی در حالت جریان دایمی مورد بررسی قرار گرفته است. تعدادی آزمایش شامل 6 آزمایش ارزیابی و 50 آزمایش اصلی در کانال آزمایشگاهی به طول 10متر، عرض 0.3 متر و 0.5 متر و با استفاده از میله تفلون PTFE با قطرهای مختلف انجام گردیده است. جهت آشکارسازی جدایش جریان از ذرات پلی استایرن با چگالی 1.05 گرم بر سانتی مترمکعب استفاده شده و از تمامی مراحل با دوربین دیجیتالی سرعت بالا فیلم برداری شده است. نتایج نشان داد که با افزودن لوله فرعی چسبیده به لوله اصلی، شکل متقارن جدایش در پایین دست لوله منفرد از بین رفته و طول ناحیه جدایی تا حد 60% کاهش می یابد. همچنین با افزایش فاصله نسبی تا یک حد معین، طول ناحیه جدایش برای لوله اصلی افزایش و برای لوله فرعی کاهش می یابد، ولی پس از گذر از حد مذکور، الگوی جدایش در ناحیه دنباله به حالت متقارن درآمده و تاثیر دو لوله بر یکدیگر کمرنگ می شود.

عمده تحلیل های طیفی موج در خلیج فارس بر پایه بررسی اطلاعات اندازه گیری شده صورت گرفته است اما دقت و تعمیم پذیری ضرایب طیفی بدست آمده کاملا وابسته به تعداد ایستگاه های اندازه گیری، طول مدت اندازه گیری و پراکندگی محل های اندازه گیری است. در این تحقیق سعی شده که پارامترهای طیفی ارائه شده توسط محققیق قبلی با اضافه نمودن اطلاعات مشخصات موج برداشت شده در دو ایستگاه بوشهر و لاوان به اطلاعات موجود گذشته، مجددا تحلیل شده و ضرائب طیف مظاهری-قادری تدقیق گردد. نتایج این تحقیق نشان داد که با اضافه نمودن اطلاعات جدید به اطلاعات گذشته، ضرائب طیفی موج قابلیت اصلاح و تدقیق داشته و ضرائب جدید بدست آمده از شرایط تعمیم پذیری بهتری در بخش شمالی خلیج فارس نسبت به ضرائب طیفی ارائه شده در گذشته برخوردار است. به عبارت دیگر با استفاده از ضرایب طیفی موج اصلاح شده می توان با دقت بالاتری رفتار موج را در آب های شمالی خلیج فارس بیان نمود.