تشخیص و تعیین میزان آب شستگی لوله های مستغرق در اثر جریان های ناگهانی

به علت قرار گرفتن شبکه های وسیع انتقال فرآورده های نفتی،گاز و همچنین انتفال آب و فاضلاب در مسیر رودخانه ها و دریاها و با توجه به این موضوع که خطوط لوله مستغرق هستند، مطالعه الگوی جریان اطراف خطوط لوله و بررسی هندسه حفره آبشستگی ایجاد شده در اطراف لوله از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به وقوع سیلاب هایی در دوره های زمانی مختلف در رودخانه ها، لزوم بررسی جریان های غیر یکنواخت(سیلابی) عبوری از لوله، با توجه به موج منفرد ایجاد شده و بررسی آبشستگی لوله از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از انجام این پایان نامه انجام مطالعات آزمایشگاهی در زمینه بررسی اندرکنش جریان های غیر یکنواخت- لوله و بررسی تغییرات هندسه حفره آبشستگی می باشد. در این پایان نامه سعی شده با استفاده از مدل آزمایشگاهی تاثیر تغییرات شیب بستر، عمق نرمال اولیه، دانه بندی بستر بر تغییرات هندسه حفره آبشستگی برای جریان های غیر یکنواخت در حالت تک لوله و دو لوله موازی مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد تغییرات شیب بستر، عمق نرمال اولیه، دانه بندی بستر سبب جابجایی مرز بستر زنده می شود، کاهش عمق نرمال اولیه سبب نزدیکتر شدن سرعت ماکزیمم جریان به بستر شده و در نتیجه منجر به افزایش عمق و طول حفره آبشستگی می شود. همچنین ریزدانه بودن بستر در مقایسه با بستر درشت دانه مزیت به حساب می آید. برای بستر ریزدانه با افزایش شدت جریان سیلابی حداکثر عمق حفره آبشستگی کاهش می یابد. در تحلیل نتایج حاصل از دو لوله موازی مستغرق می توان گفت با کاهش عمق نرمال اولیه ونزدیک شدن سرعت ماکزیمم جریان به بستر، حداکثر عمق حفره آبشستگی در زیر دو لوله بیشتر شده است. با ریزدانه شدن بستر و در نتیجه تغییر مرز بستر زنده، در هر سه حالتی که فاصله دو لوله از هم d ،2d و3d است حداکثر عمق حفره آبشستگی در زیر دو لوله بیشتر شده است. در حالتی که بستر درشت دانه و هد نرمال اولیه بیشتر است، در حالتی که جریان های ناگهانی با هد پایین از روی دو لوله عبور می کند با افزایش فاصله دو لوله حداکثر عمق حفره آبشستگی در زیر هر دو لوله بیشتر می شود. در حالتی که بستر درشت دانه و هد نرمال اولیه کمتر است با توجه به کاهش عمق نرمال اولیه ونزدیک شدن سرعت ماکزیمم جریان به بستر هر چه فاصله دو لوله کمتر باشد حداکثر عمق حفره آبشستگی بیشتر می شود. با ریزدانه شدن بستر و در هدهای پایین جریان ناگهانی، هر چه فاصله بین دو لوله کمتر باشد حداکثر عمق حفره آبشستگی بیشتر می شود و در هدهای بالا هر چه فاصله دو لوله بیشتر شود حداکثر عمق حفره آبشستگی بیشتر می شود. در نهایت یک مدل اجرایی جهت جلوگیری از آبشستگی لوله های مستغرق تحت اثر جریان ناگهانی ارائه شده است.