مهندسی دریا
سال:1396 | دوره:13 | شماره:26 |تعداد مقالات:12

عملکرد جذبی پوشش های ضداکو به خواص مواد، ضخامت لایه های تشکیل دهنده و همچنین اندازه و چگالی توزیع حفره ها بستگی دارد. در این مقاله یک روش طراحی مبتنی بر شبیه سازی با ترکیب روش المان محدود و روش کانال آکوستیکی ارائه شد. آنالیز پوشش های ضداکو، تحت برخورد موج صفحه ای با زاویه فرود عمودی انجام شده است. در این روش با در نظر گرفتن یک سلول واحد از پوشش ضداکو و در نظر گرفتن دو کانال سیال در طرفین آن، مشخصات انعکاسی و ضریب انتقال صوت پوشش ضداکو با استفاده از تئوری کانال آکوستیکی محاسبه گردید. جهت صحت سنجی نتایج از داده های تجربی در دسترس این زمینه استفاده شد. همچنین یک کد شبیه سازی پوشش ضداکو در نرم افزار Ansys ایجاد شد. در نهایت با استفاده از این کد و مدل ارائه شده، رفتار ارتعاشاتی-آکوستیکی پوشش های ضداکو بررسی شد. نتایج نشان داد که ضریب انتقال صوت برای پوشش با حفره استوانه ای نسبت حفره کروی دارای مقدار بیشتری است. همچنین برخلاف ضریب انتقال، برای همه فرکانس های بالاتر از 1500 هرتز، وجود حفره استوانه ای شکل، کاهش انعکاس بیشتری داشته و در نتیجه برای بهبود عملکرد آکوستیکی بهتر از حفره کروی شکل است.

در این مقاله از روش هموتوپی جهت تحلیل تنش دیسک دوار و تحت بارگذاری حرارتی در موتور توربین گاز دریایی استفاده شده است. اعمال بارگذاری حرارتی در دیسکی با توزیع ضخامت نمایی با استفاده از روش هموتوپی و لحاظ نمودن تغییرات خواص فیزیکی و مکانیکی با دما مهم ترین جنبه های نوآوری مقاله را تشکیل می دهند. تغییرات ضخامت دیسک به صورت نمایی و دو ریم داخلی و خارجی دیسک به صورت ضخامت ثابت در نظر گرفته می شوند. پارامترهای مهم و تاثیرگذار در روش هموتوپی انتخاب و به کار گرفته شده اند. سپس به مقایسه نتایج و اعتبارسنجی با روش کد المان محدود پرداخته شده است. در نهایت توزیع تنش در دیسک هایی با توزیع ضخامت ثابت، نمایی و هایپربولیک در نظر گرفته شده و به مقایسه، بحث و نتیجه گیری پرداخته شده است. نتایج حاکی از کارایی روش با دقت قابل قبول جهت تحلیل دیسک های دوار تحت بارگذاری مکانیکی و حرارتی در موتور توربین گاز است.

موتورهای مغناطیس دائم دارای ویژگی هایی همچون چگالی توان بالا، راندمان بالا و مشخصه حرارتی مناسب می باشند و در بسیاری از موارد نظیر وسایل نقلیه کاربرد فراوانی پیدا کرده اند. هدف از ارائه این مقاله، طراحی بهینه و ساخت موتور جریان مستقیم بدون جاروبک معکوس گرد جهت استفاده در سامانه های دریایی می باشد. به دلیل محدودیت فضا و نیز عدم تبادل حرارتی موتور با محیط، موتور طراحی شده باید ضمن داشتن چگالی توان بالا، راندمان بالایی نیز داشته باشد. برای این منظور با استفاده از معادلات الکترومغناطیسی حاکم بر موتور و همچنین به کارگیری الگوریتم ژنتیک، ابعاد بهینه موتور با هدف افزایش چگالی توان و راندمان محاسبه شده است. به منظور تایید طراحی، نتایج به دست آمده از فرآیند بهینه سازی توسط نرم افزار تحلیل اجزای محدود Maxwell شبیه سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از نتایج طراحی، یک نمونه موتور ساخته شده که نتیجه تست آزمایشگاهی آن ارائه شده است.

در سواحل جنوبی ایران احداث موج شکن های توده سنگی نسبت به سایر موج شکن ها متداول تر است. جهت احداث موج شکن ها، دسترسی به مصالح مناسب و با صرفه اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. نمونه های گرفته شده از معدن سنگ لوماشل هُلُر درگهان به چهار گروه تقسیم شد. دسته ای از نمونه ها با آب آهک، دسته ای با رزین اپوکسی و دسته ای دیگر با دوغاب بیولوژیکی استحکام بخشی شدند. دسته ای دیگر هم بدون استعمال استحکام بخش جهت انجام آزمایش های کنترلی استفاده شد. با انجام آزمایش های مهندسی سنجش دوام ویژگی های فیزیکی، مقاومتی، دوام داری شیمیایی و مکانیکی نمونه ها تعیین گردید. نتایج نشان می دهد که آب آهک باعث کاهش %5/8، دوغاب بیولوژیکی سبب افزایش %7 و رزین اپوکسی باعث افزایش %17 در خصوصیات مکانیکی سنگ می شود. اما رزین اپوکسی به علت داشتن خواص فیزیکوشیمیایی غیر یکسان با سنگ و عمق نفوذ کم، یک استحکام بخش سطحی محسوب می شود و بایستی به صورت دوره ای مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از چالش های اساسی سامانه های ناوبری اینرسی ارزان قیمت، وجود خطاهای اجتناب ناپذیر در حسگرهای اینرسیِ نوع میکروالکترومکانیکی است که موجب رشد خطای ناوبری با زمان می شود. در این مقاله، به طراحی یک الگوریتم ناوبری تلفیقی AHRS/GPS/DR برای بکارگیری در رونده های زیرسطحی خودگردان با برد بلند پرداخته می شود. مزیت اصلی الگوریتم پیشنهادی این است که با وجود استفاده از حسگرهای اینرسی ارزان قیمت، عملکرد مناسبی در مواقع قطع بلندمدت سامانه ی GPS دارد. تخمین برخط بایاس ژایرو تاثیر قابل ملاحظه ای در عملکرد الگوریتم پیشنهادی دارد. بر مبنای روش محاسبات مرده با تکیه بر حسگر سرعت محوری الگوریتمی برای تخمین موقعیت در زمان قطع GPS ارائه می شود. ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، با پیاده سازی آن در یک رونده ی زیرسطحی خودگردان با برد بلند و ماندگاری بالا در زیر آب انجام می گیرد. بر اساس نتایج حاصل از تست میدانی خطای تخمین زاویه ی سمت با وجود قطعی 500 ثانیه ای در داده برداری از GPS کمتر از 5 درجه است.

جهت ارزیابی قابلیت اعتماد سازه ای و یا تحلیل ریسک سازه های فولادی فراساحل موجود، ضروری است که یک مدل احتمالاتی با پارامترهای آماری مشخص بر حسب تابعی از زمان برای پیش بینی عمق خوردگی درازمدت ارائه گردد. هدف از این مطالعه، ارائه یک مدل احتمالاتی برای خوردگی یکنواخت فولاد سازه ای در سکوهای فراساحل موجود در خلیج فارس می باشد. بدین منظور، اندازه گیری های میدانی عمق خوردگی برای اعضای مستغرق جمع آوری گردیده و مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار می گیرد تا یک تابع توزیع چگالی احتمال برای تعیین پراکندگی و تغییرات مقادیر عمق خوردگی در طول زمان معرفی گردد. برای پیش بینی عمق خوردگی، دو مدل احتمالاتی با رویکرد متفاوت و با پارامترهای وابسته به زمان پیشنهاد می گردد. به منظور انجام مطالعه تطبیقی، کاربرد مدل های ارائه شده بر روی تحلیل قابلیت اعتماد یک ورق فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج تحلیل آماری، نتایج پیش بینی های بدست آمده از مدل پیشنهادی تطابق خوبی با داده های میدانی دارد. جهت ارزیابی قابلیت اعتماد سازه ای و یا تحلیل ریسک سازه های فولادی فراساحل موجود، ضروری است که یک مدل احتمالاتی با پارامترهای آماری مشخص بر حسب تابعی از زمان برای پیش بینی عمق خوردگی درازمدت ارائه گردد. هدف از این مطالعه، ارائه یک مدل احتمالاتی برای خوردگی یکنواخت فولاد سازه ای در سکوهای فراساحل موجود در خلیج فارس می باشد. بدین منظور، اندازه گیری های میدانی عمق خوردگی برای اعضای مستغرق جمع آوری گردیده و مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار می گیرد تا یک تابع توزیع چگالی احتمال برای تعیین پراکندگی و تغییرات مقادیر عمق خوردگی در طول زمان معرفی گردد. برای پیش بینی عمق خوردگی، دو مدل احتمالاتی با رویکرد متفاوت و با پارامترهای وابسته به زمان پیشنهاد می گردد. به منظور انجام مطالعه تطبیقی، کاربرد مدل های ارائه شده بر روی تحلیل قابلیت اعتماد یک ورق فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج تحلیل آماری، نتایج پیش بینی های بدست آمده از مدل پیشنهادی تطابق خوبی با داده های میدانی دارد.

در این مقاله یک سیستم دسته بندی اهداف دریایی با استفاده از صدای نویز ساطع شده از آن ها ارائه می شود. این سیستم جهت استفاده در محیط های آبی کم عمق همچون خلیج فارس پیشنهاد شده است. در محیط های آبی نویز محیط غیر گوسی بوده و به علت نزدیک بودن سطح و کف محیط پخش شدگی محیط بالاست، که این حقیقت کیفیت سیستم دسته بندی را تحت تاثیر قرار می دهد. برای این منظور یک سیستم شناسایی اهداف دریایی با استفاده از یک بخش استخراج ویژگی بر مبنای روش تحلیل سیگنال هیلبرت هوانگ و بخش دسته بندی ماشین بردار پشتیبان ارائه می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی عملکرد بهتری را در مقایسه با روش مبتنی بر تبدیل موجک خواهد داشت.

ارتعاش آزاد سازه های شناور بسیار بزرگ دایره ای شکل با استفاده از روش اجزاء محدود و بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول بررسی شده است. با توجه به اینکه این سازه ها به صورت ورق الاستیک با لبه های آزاد مدل می شوند، ارتعاش آزاد ورق دایره ای ابتدا در تماس با هوا (ورق خشک) بررسی شده و فرکانس های طبیعی و اشکال مودی ورق با استفاده از کدنویسی MATLAB و همچنین نرم افزار ABAQUS محاسبه شده است. سپس ورق دایره ای در تماس با آب (ورق خیس) در نظر گرفته شده و اثر حضور آب بر روی ارتعاش ورق، با لحاظ شدن اثر جرم افزوده برای ورق و با استفاده از نرم افزار ABAQUS بررسی شده است. همخوانی نتایج حاضر با نتایج مطالعات انجام شده قبلی، دقت روش اجزاء محدود را جهت تحلیل ارتعاش آزاد سازه های شناور بسیار بزرگ تایید می کند.

هدف از این مطالعه طراحی و ساخت یک مدل عددی سه بعدی باروکلینیکی در 10 لایه با توانایی پذیرفتن توپوگرافی بستر پیچیده و باد متغییر در زمان و مکان جهت شبیه سازی جریانات بادرانده در حوضه خزر جنوبی می باشد. در این مطالعه برای حل عددی و گسسته سازی معادلات مقدم در دستگاه مختصات کروی زمین با آرایه قائم سیگما فشاری از روش عددی تفاضل متناهی بروی شبکه آراکاوای-سی تعدیل یافته استفاده شد. داده باد ECMWF ERA 15 و عمق JEBCO با دقت مکانی 0. 125 درجه به عنوان ورودی های مدل لحاظ گردید. نتایج نشان می دهد الگوی جریانات بادرانده در لایه سطحی خزر جنوبی شامل یک چرخه ساعتگرد در مرکز و یک جریان پادساعتگرد در نزدیکی سواحل غربی می باشد که در طول سال تداوم دارند. هچنین جریانات نواحی نزدیک به سواحل شرقی با توجه به عمق کم و فلات قاره گسترده به شدت به جهت و سرعت باد حساس است و همواره ماکزیمم سرعت جریان سطحی در این منطقه رخ می دهد.

فرآیند طراحی وسایل زیرسطحی خودکنترل شامل مراحل مختلفی از جمله طراحی شکل بدنه می باشد. طراحی هیدرودینامیکی شکل بدنه از اصلی ترین مراحل طراحی بدنه یک وسیله زیرسطحی می باشد. پارامترهای موثر در طراحی هیدرودینامیکی شکل بدنه شامل طول قسمت دماغه و دم، پروفیل آنها و نیز قسمت تخت جلوی دماغه و پشت دم می باشند. در مطالعه حاضر به منظور بررسی تاثیر هریک از این پارامترها بر ضریب درگ بدنه از روش طراحی آزمایشها استفاده شده است. برای این منظور ضمن معرفی دسته بدنه های خانواده هیدرولب، نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی جریان حول بدنه هیدرولب500 جهت طراحی آزمایشها بکار گرفته شده است. لذا در مرحله نخست یک نمونه آزمایش تجربی در تونل آب برای اعتبارسنجی پروفیل فشار بدنه هیدرولب500 انجام شده است. مقایسه نتایج تجربی و عددی بدنه هیدرولب500، اعتبار روش عددی بکارگرفته شده را نشان می دهد. نتایج به دست آمده از کار حاضر نشان می دهد که به کمک روش ارئه شده با دقت بالایی می توان ضریب درگ یک وسیله زیرسطحی خودکنترل را در طرح نهایی تخمین زد.

اهمیت خاصی برخوردار است. نیروی برخورد با آب در شناورهای تندرو و ضربه امواج به سکوها از نمونه های متداول این پدیده هستند. بررسی پدیده برخورد با استفاده از روش های تحلیلی به علت پیچیدگی فراوان آن عملاً امکان پذیر نیست. همچنین ساخت مدل و انجام آزمایش به زمان و هزینه زیادی نیاز دارد. تحقیقات متعددی در زمینه برخورد سازه های مختلف به سطح آب صورت پذیرفته است که تعامل بین سازه و سیال با توجه به تغییر شکل زیاد سیال، تحلیل مسائل را با مشکل مواجه می نماید. در این پروژه برخورد یک پرتابه استوانه ای شکل با سطح آب در سرعت ها و زاویه های مختلف با استفاده از روش اویلری-لاگرانژی توسط نرم افزار LS-DYNA بررسی شده است. برای مدل سازی، ابتدا مدل سه بعدی پرتابه بوسیله نرم افزارهای طراحی به کمک رایانه تهیه شده و سپس در محیط نرم افزار LS-DYNA شبکه بندی و تکمیل شده و مدل آب و هوا نیز در همین محیط ایجاد گردیده است. شبیه سازی با تعریف شرایط مرزی صورت پذیرفته است که نتایج آن نشان دهنده تاثیرات زیاد تغییر سرعت پرتابه در افزایش تنش، کرنش پلاستیک و همچنین کاهش سرعت پرتابه در اثر برخورد با آب است.

خطوط لوله انتقال نفت و گاز یکی از مهم ترین سازه های فراساحلی به شمار می روند. در پژوهش حاضر جریان آشفته پیرامون خطوط لوله انتقال مرکب تحت جریان های دائمی به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار فلوئنت مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی عددی برای سرعت های مختلف جریان، قطرهای نسبی 2/0 تا 7/0 و فواصل نسبی صفر تا AWT IMAGE انجام شده و ضرایب دراگ و لیفت وارد بر خطوط لوله اصلی و فرعی ارائه شده است. نتایج عددی نشان می دهد افزایش سرعت جریان موجب افزایش ضریب دراگ وارد بر خط لوله اصلی و فرعی می گردد. تغییرات سرعت جریان در فواصل نسبی زیاد، بر مقدار ضریب لیفت خط لوله اصلی بی اثر بوده لیکن کاهش فاصله نسبی موجب افزایش ضریب لیفت خط لوله اصلی و فرعی می گردد. همچنین کاهش فاصله نسبی خطوط لوله موجب افزایش ضریب دراگ وارد بر دو خط لوله اصلی و فرعی شده، اما اثر فاصله نسبی بر تغییرات ضریب دراگ خط لوله فرعی کم می باشد.