شبیه سازی عددی نیروهای هیدرودینامیکی موثر بر لوله های نصب شده روی بستر دریا، به منظور تعیین حداکثر طول مجاز دهانه آزاد

پیدایش دهانه آزاد بعلت ناهمواری های بستر دریا و یا در اثر پدیده آبشستگی مسئله ای اجتناب ناپذیر برای خطوط لوله فراساحلی که بصورت غیر مدفون بر روی بستر دریا قرار گرفته اند، می باشد. در اثر ایجاد دهانه آزاد، مسئله رخ دادن جریانات گردابه ای در پیرامون این خطوط و اندرکنش نیروهای دینامیکی وارده از طرف سیال به خطوط، امکان ایجاد پدیده تشدید را افزایش می دهد. بمنظور جلوگیری از رخ دادن این پدیده که مشکلاتی نظیر گسترش خستگی و خرده شدن بتن پوششی را در خط لوله ایجاد می نماید. آئین نامه های مختلف محدود نمودن میزان طول دهانه آزاد را یه میزان طول مجاز توصیه نموده اند. محدود نمودن طول دهانه آزاد به میزان مجاز از دو دیدگاه سازه ای به معنی تعیین بسامد طبیعی و هیدرولیکی به معنی تعیین میزان بسامد نیروهای خارجی قابل بررسی است که در این خصوص محققین مختلف مطالعات گسترده ای را انجام داده اند. از آنجائیکه مسئله تعیین دهانه آزاد برای خطوط لوله فراساحلی نسئله اندرکنش سازه و سیال می باشد. نیاز به مطالعه این پدیده از دو جنبه مذکور در کنار یکدیگر بصورت دقیق و کاربردی منسئله ای لازم و ضروری است. در این تحقیق، ابتدا با کمک دیدگاه های مختلف در خصوص تعیین بسامد طبیعی خط لوله، نحوه محاسبه میزان و عوامل موثر در آن با دقت بررسی گردیده و سپس با ارائه فرمول های ساده جدیدی میزان بسامد طبیعی خط لوله با دقت بالاتری نسبت به سایر روش های تخمینی گذشته بیان می گردد. در ادامه تحقیق با شبیه سازی عددی میدان جریان با استفاده از معادلات rans و مدل آشفتگی k- در پیرامون خط لوله، الگوی دینامیکی نیروهای خارجی وارده بر خط لوله به صورت یک مدل ریاضی بیان گشته که طراح با کمک آن براحتی می تواند میزان بسامد نیروی دینامیکی خارجی و معادله دقیق عملکرد آن را تعیین نماید. در نتیجه با مطالعه این تحقیق طراح قادر خواهد بود با مقایسه بسامد طبیعی خط لوله و میزان بسامد خارجی موثر بر خط لوله طول دهانه مجاز برای خطوط لوله غیر مدفون به منظور جلوگیری از رخداد پدیده تشدید تعیین نماید.