فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 13 (بهار و تابستان 1390)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 13 (بهار و تابستان 1390)

  • 96 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1390/11/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علیرضا رعنایی، علی اکبر آقا کوچک صفحه 1
    نصب خطوط لوله دریایی به دو روش خوابانیدن1 و کشیدن2 انجام می-گیرد. در آب های کم عمق با توجه به محدودیت هایی که برای بارج لوله-گذار به روش خوابانیدن وجود دارد، روش کشیدن بسیار مناسب می باشد. در این روش خط لوله با طول مشخص در ساحل ساخته شده و به آب انداخته می شود و سپس با توجه به شرایط محیطی و محدودیت های موجود خط لوله با فاصله مشخص از بستر دریا به سایت نصب کشیده می شود. در تحقیق حاضر به بررسی تنش و تغییرشکل در طول خط لوله در حین انتقال به روش کشیدن روی سطح آب در آب های کم عمق، با استفاده از نرم افزار ارکافلس3 پرداخته شده است. جهت رسیدن به این هدف، مطالعه پارامتری روی پاسخ های خط لوله تحت تاثیر بارهای محیطی ناشی از موج و جریان و سایر پارامتر های موثر مانند ظرفیت کششی یدک کش و میزان ذخیره شناوری انجام شده و جابجایی جانبی و قائم و مقادیر تنش های ایجاد شده در خط لوله در شرایط مختلف سکون، کشیده شدن و قرارگرفتن بر روی بستر مطالعه شده است.
    برای مشخصات خط لوله از یک نمونه خط لوله در خلیج فارس استفاده شده است. با توجه به شناور بودن خط لوله، از اثر حرکت های یدک کش ناشی از موج صرف نظر شده است. نتایج نشان می دهد جابجائی جانبی خط-لوله ناشی از طیف موج کمتر از موج تکرنگ با ارتفاع ماکزیمم طیف موج می باشد. همچنین با افزایش سرعت حرکت، انحنای جانبی خط لوله به انتهای آن نزدیک تر می شود و باعث افزایش تنش خمشی ناشی انحنای جانبی می شود.
    کلیدواژگان: خط لوله دریایی، روش کشیدن در سطح آب، تحلیل تحت اثر امواج منظم و نامنظم
  • نرگس فروزنده، حبیب حکیم زاده*، پیمان آق تومان، علی کرمی خانیکی صفحه 17

    در این تحقیق تاثیر آبخور موج شکن پانتونی و نیز ارتفاع تیغه موج شکن شناور تیغه دار بر میزان ضرایب انتقال و بازتاب امواج نامنظم دریا مورد بررسی قرار گرفته است. پژوهش حاضر با استفاده از روش آزمایشگاهی در فلوم موج پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام شده است. امواج تابیده شده به مدل از نوع نامنظم و طیف انرژی موج مربوطه JONSWAP بوده است. همچنین محدوده ارتفاع امواج بین 2 تا 12 سانتی متر و پریودهای میانگین بین 63/. تا 26/1 ثانیه در نظر گرفته شده اند. برای بررسی تاثیر آبخور موج شکن های پانتونی سه مدل آزمایشگاهی با عرض یکسان و آبخور مختلف 8، 10 و 12 سانتی متری مورد آزمایش قرار گرفته اند. همچنین برای بررسی تاثیر ارتفاع تیغه، موج شکن های پانتونی با تیغه هایی به ارتفاع های 8، 16 و 24 سانتی متر مورد آزمایش قرار گرفته اند و با وضعیت بدون تیغه مقایسه شده اند. در این آزمایشات عمق آب 60 سانتی متر در نظر گرفته شده است. تعداد امواج تابیده شده به مدل در هر سری از آزمایشها 250 موج در نظر گرفته شده است.

    کلیدواژگان: موج شکن شناور، مدل آزمایشگاهی، ارتفاع تیغه، ضریب انتقال، ضریب بازتاب
  • محمدرضا سنگتابی، محمدرضا خدمتی، مهدی فکوری صفحه 29
    در این مقاله، بهینهجسازی لایه چینی در ورق های کامپوزیتی تحت بارهای ضربهجای کوبش با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک مطالعه میجشود. به این منظور، توزیع بار کوبش به صورت گسترده یکنواخت فرض شده که شدت آن، تابع تغییراتی از نوع پالس مثلثی دارد. برای انجام فرآیند بهینه سازی بر اساس روش الگوریتم ژنتیک، در محیط MATLAB کدی خاص نوشته شده است. کد تهیه شده با نرم افزار تجاری ANSYS کوپل شده تا بتواند در هر مرحله از بهینه سازی، ورق کامپوزیتی مورد مطالعه را تحلیل نموده و جابجایی مرکز آن را محاسبه کند. پس از صحه گذاری، با استفاده از کد تهیه شده، حالات گوناگونی از بهینهجسازی لایه چینی برای ورق های کامپوزیتی با ابعاد مختلف مورد بررسی قرار میجگیرد. بررسیجها در برگیرنده وضعیتجهای متقارن یا نامتقارن از لایه چینی می باشد. نتایج حاصل از این تحلیلجها، مبین این واقعیت میجباشند که روش انتخاب شده بر مبنای الگوریتم ژنتیک، برای انجام این نوع از بهینه سازی ها بسیار کارا است.
    کلیدواژگان: ورق کامپوزیتی، لایه چینی، باز ضربه ای کوبش، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • نوید ژیانی، محمدرضا باقری، احمد رهبر نجفی صفحه 39
    پدیده برگشت فنری در ضمن فرم دهی، تمایل برگشتجزئی فلزات و آلیاژها به شکل اولیه به علت خاصیت الاستیک، بعد از حذف نیروی شکل-دهی می باشد. به منظور افزایش دقت ابعادی در قطعات تولیدی، حذف یا کاهش این پدیده ضروری است. هدف از این مقاله مطالعه میزان برگشت فنری ایجاد شده در حین فرم دهی کشش عمیق رویه های تیتانیومی و بررسی تاثیر حرارت و ضخامت ورق بر برگشت فنری می باشد. برای این منظور فرآیند شکل دهی در نرم افزار LS/DYNA شبیه سازی شده است. برای ابزار (سنبه، ورقگیر و ماتریس) پیشگرمایش200 درجه سانتیگراد و برای ورق دماهای 200، 300 و 400 درجه سانتیگراد به ترتیب درمراحل اول تا سوم شکلدهی استفاده شده است. نتایج بدست آمده از این تحقیق با نتایج موجود در کارهای گذشته برای خمکاری V شکل مقایسه شده است. این مقایسه نشان می دهد که تغییرات برگشت الاستیک به طور مستقیم به نوع ماده و هندسه ابزار وابسته بوده و با افزایش درجه حرارت شکل-پذیری آلیاژهای تیتانیوم افزایش یافته و برگشت الاستیک کاهش می-یابد.
    کلیدواژگان: برگشت فنری، روش عددی، خمکاری V شکل، کشش عمیق
  • شهناز بهمنیار، عقیل یوسفی کما، حسن قاسمی صفحه 49
    طراحی وسایل نقلیه زیر آبی با الهام از طبیعت توجه خیلی از محققین را به دلایل مختلفی از جمله جستجو در اقیانوس و حفاظت محیط زیست به خود جلب کرده است. از مزایای اینگونه وسایل زیر آبی میجتوان به مانورپذیری بالا و توانایی تعقیب مسیر و پایداری در جریانات دریایی اشاره کرد، همچنین نسبت به دیگر وسایل زیر آبی متداول که مجهز به پیش رانشجهای مرسوم هستند ورتکس های کمتری تولید می کنند.
    هدف اصلی از این تحقیق، شبیه سازی رفتار یک روبات ماهی با عملکرد هیدرودینامیکی مناسب میجباشد. بدین منظور نوعی از این روبات ماهی که در آزمایشگاه سیستمجهای دینامیکی و کنترلی پیشرفته دانشگاه تهران ساخته شده است مورد شبیه سازی قرارگرفت. در اینجا برای شبیه سازی مدل از معادلات ناویر استوکس و روش شبیه سازی ادی های بزرگ(LES) استفاده شده و برای تحلیل مدل در حالت دم زدن نیز از روش مش بندی دینامیکی بهره گرفته شده است.
    به منظور بررسی صحت مدل شبیه سازی شده، یک بستر آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است. پارامترهای مهم هیدرودینامیکی استخراج و با نتایج شبیه سازی مقایسه شده اند که حاکی از انطباق نسبتا مناسب نتایج میجباشد. بدین ترتیب میجتوان از مدل شبیهجسازی شده به منظور بهینهججسازی و بررسی پارامترهای مورد نیاز استفاده کرد. این امر باعث کاهش هزینه جهای سعی و خطا در ساخت و آزمایش خواهد شد.
    کلیدواژگان: روبات ماهی، شبیه سازی عددی، مش بندی دینامیکی، روش شبیه سازی ادی های بزرگ
  • یادداشت فنی
  • علی اصغر گلشنی صفحه 67
    هدف از این مطالعه، مدل سازی جریانات و تراز سطح آب (برکشند طوفان) در خلیججفارس با در نظر گرفتن همزمان جزر و مد و باد میجباشد. مدل Delf3D-FLOWبرای مدت یک ماه یعنی ژانویه 2000 که در آن بادهای شمال زمستانی قوی میجوزند، اجرا شده است. از اطلاعات باد مدل PERGOS به عنوان باد ورودی و از مولفهجهای هارمونیکی استخراج شده از جداول جزر و مدی دریانوردی UKHO به عنوان شرایط مرزی در مرزهای باز مدل استفاده شده است. از داده های جریان و تراز سطح آب مدل PERGOS و دادهجهای جریان بویه Ghasha دریافت شده از UKHO نیز برای واسنجی نتایج مدل سازی استفاده شده است. خطای تراز سطح آب کمتر از 25% دامنه جزر و مد می باشد. در 95% مواقع، اختلاف کمتر از 1/0 متر بر ثانیه بین نتایج مدل و دادهجهای جریان نقاط واسنجی دیده میججشود که نشان میجدهد که نتایج مدل رضایت بخش میجباشد. با تغییر پارامترهای واسنجی در یک محدوده منطقی، نتایج مدل به شکل قابل محسوسی تغییر نمیجکند که این مساله نشان میجدهد که مدل پایدار است.
    کلیدواژگان: مدل سازی جریان، مدل سازی برکشند طوفان، خلیج فارس، مدل Delft3D، FLOW
  • مجید اسکافی، حسین مروتی، کامران لاری صفحه 75
    در این پژوهش دو مقطع موج شکن در شرایط مختلف نوع و جنس بستر، موج و تراز آبمورد مطالعه قرار گرفت. مولد موج از نوع پیستونی و تولیدجکننده امواج منظم بود. با دادهجبرداریجهای انجام شده چنین به نظر میجرسد که عمق آبشستگی در جلوی پنجه موج شکن توده سنگی، رابطه مستقیمی با ارتفاع موج، شیب سازه، تراز آب و دوره تناوب موج داشته، اما نتایج بیانگر اثر آشکار و ملموس پریود موج بر میزان عمق آبشستگی نسبت به سایر موارد می باشند. به علاوه با بررسی های انجام شده بر روی پایداری پنجه موج شکن توده سنگی، پریود موج به عنوان یکی از پارامترهای اصلی و حاکم در آسیب پنجه می باشد، بطوری که امواج پریود بلند با انرژی بیشتر، می توانند یک تهدید برای سازه محسوب شوند. همچنین نتایج در نمودار ها، جداول و شکلها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
    کلیدواژگان: موج شکن توده سنگی، آبشستگی، پایداری پنجه، پریود موج
  • مجیدرضا آیت اللهی، کارو صدیقیانی صفحه 83
    با توجه به هزینه بالای نگهداری و تعمیر توربین های بادی فراساحلی، دقت بیشتری برای تحلیل قابلیت اطمینان این سازه ها ضروری می باشد. ماهیت بارهای ناشی از باد و موج باضافه اثرات ناشی از خوردگی آب دریا عامل های مهمی برای ایجاد و رشد ترک ها در سازه های دریایی می باشد. این ترک ها می توانند سبب شکست های ناگهانی در سازه-های دریایی گردند. سازه نگهدارنده سه پایه ای در توربین های بادی واقع در آب های عمیق مورد استفاده می باشد. در این مقاله یک ترک معمول در سازه نگهدارنده سه پایه ای فرض شده و با استفاده از نرم-افزار اجزاء محدود ABAQUS مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که تغییرات ضرایب شدت تنش با طول ترک بسیار قابل توجه بوده و ضریب شدت تنش مود II در مقایسه با ضریب شدت تنش مود I قابل صرفنظر نمی باشد. بنابراین برای آنالیز عمر خستگی و یا بدست آوردن بار شکست در سازه های فراساحلی مشابه لازم است که نمودارهای ضرایب شدت تنش بدست آمده در این تحقیق به همراه یکی از معیارهای مود ترکیبی بکار گرفته شود.
    کلیدواژگان: توربین بادی فراساحلی، سازه نگهدارنده سه پایه ای، ترک، ضرایب شدت تنش، خستگی
|
  • A.R.Ranaei, A.A.Aghakouchak Page 1
    In general, Lay and Tow methods are the two most common methods of offshore pipeline installation. In the shallow waters, considering the restrictions of Lay barge, Tow method is usually more appropriate. In this method, pipestring is fabricated on-shore and then it is launched into water. Then, according to environmental conditions and restrictions, the pipeline is towed to the installation site. In the present study, the evaluation of stress and deformation along pipeline during transportation and installation in shallow water has been presented. All analyses have been carried out using Orcaflex software. A parametric study has been carried out on the effect of environmental loading (wave and currents) and other parameter such as tugboat pull capacity and reserve buoyancy rate. Also lateral and vertical displacements and stress on pipeline for different conditions including static, transportation and laydown conditions have been investigated. For modeling properties of the pipeline, an existing pipeline in the Persian Gulf is considered. Due to the pipeline floating condition, the effect of the tug motions due to wave is ignored. The results are shown that lateral deflection of the pipeline due to wave spectrum is less than monochromatic waves with a maximum height of the wave spectrum. Also, by increasing tug speed, lateral curvature is closer to the end of the pipeline and increases the bending stress due to lateral curvature.
  • N. Forouzandeh, H. Hakimzadeh, P. Aghtouman, A. Karami Khaniki Page 17

    In this research study, effects of the draught and sheet height in pontoon floating sheet-breakwaters on the transmission and reflection coefficients against irregular sea waves was investigated. The project has been carried out using an experimental method within a wave flume of Soil Conservation and Watershed Research Institute. The incident waves were irregular and the wave spectrum was JONSWAP. The range of wave heights varied between 2 and 12cm and their mean periods were set to be between 0.63 and 1.26 seconds. To investigate the effect of draught in pontoon breakwaters, three experimental model with similar breadth and different draughts of 8, 10 and 12 cm were tested. Also, in order to investigate effect of sheet height in pontoon sheet breakwaters, sheet heights with 8, 16 and 24 cm were examined and compared without sheet case. The water depth was set to be 60 cm. The number of waves for each test was 250.

  • M. Rezai Sangtabi, M. R. Khedmati, M. Fakoori Page 29
    Optimisation of stacking sequence for composite plates under slamming impact loads using genetic algorithm method is studied in this paper. For this purpose, slamming load is assumed to have a uniform distribution with a triangular-pulse type of intensity function. In order to perform optimisation based on the genetic algorithm method, a special code is written in MATLAB software environment. The prepared code is so coupled with the commercial software ANSYS that in each step of optimisation, it could analyse the composite plate under study and calculate the central deflection. After validation, different cases of stacking sequence optimisation are investigated for a variety of composite plates. The investigations include symmetric as well as anti-symmetric conditions of stacking sequence. Results obtained from these analyses reveal the fact that the adopted approach based on genetic algorithm is highly capable for performing such optimisations.
  • N. Zhani, M. R. Bagheri, A. Rahbar Ranji Page 39
    Springback in metal forming process is tendency to partially return to its original shape because of the elastic recovery of the material upon release of the forming force. In order to increase accuracy of dimension in products, it is desirable to eliminate or reduce this phenomenon. It is the main objective of present work to study the amount of springback generated during deep drawing forming of titanium sheets and influence of plate thickness and heat on springback. For this purpose, LS/DYNA computer code is used to simulate forming process. For tools (mandrel, clamped, matrix) preheating of 200 degree centigrade and for plating 200, 300 and 400 degree centigrade are used for first, second and third stage of forming respectively. Results are compared with available results in literature for V-shape forming. This comparison shows that springback changes directly with material and geometry of tools and with increasing temperature, formability of Titanium alloys has increased and springback are decreased.
  • Sh. Bahmanyar, A. Yousefi, Koma, H. Ghasemmi Page 49
    Biomimetic underwater vehicle design has attracted the attention of researchers for various reasons such as ocean investigation, marine environmental protection, exploring fish behaviors and detecting the leakage of oil pipe lines. Fish and other aquatic animals have good maneuverability and trajectory following capability. They also efficiently stabilize themselves in currents and surges leave less noticeable wake than conventional underwater vehicles equipped with thrusters. This paper presents the hydrodynamic simulation of a biomimetic robot fish that is fabricated at the Advanced Dynamic and Control Systems Laboratory (ADCSL), University of Tehran. In order to simulate a fish-like swimming robot, a comprehensive hydrodynamic analysis was performed. Extensive study of the biology of fish particularly their motion was performed. Carangiform swimming mode, which is the swimming mode of fish that use their tail and peduncle for propulsion was chosen. A hydrodynamic simulation is performed using computational fluid dynamics. In simulation Reynolds averaged Navier-Stokes equations (RANS) and Large Eddy Simulation (LES) method were employed to solve turbulence conditions. In this analysis the fluid was supposed to be single phased and the flow to be distributed and incompressible. The presence of a complex shaped moving boundary makes a difficult proposition for the computational fluid dynamics. Dynamic mesh method is employed to simulate moving boundaries. A hydrodynamic model of a robot fish permits us to determine the properties of the robot fish and facilitates the development of control algorithms. In order to verify these numerical models, an experimental test bed is fabricated at ADCSL. Experimental results show a smooth, repeatable and controllable motion of the robot fish. Data gathered through this method demonstrated reasonable agreement with simulation results. Consequently, the numerical model maybe utilized for further analysis and optimization process to reduce the experimental trail and error process cost.
  • Aliasghar Golshani Page 67
    The goal of this study was to simulate the hydrodynamics induced by con-current wind and tide loading in the southern part of the Persian Gulf. The model was calibrated with a 28 day lunar cycle, in which both neap and spring tide were modeled. The model boundaries were forced using tidal water levels obtained from the United Hydrographic Tide Tables. Wind data extracted from PERGOS database was used as input to the model. Current data recorded at Ghasha buoy, as well as current and water level data from PERGOS database were used for calibration of the model. The error in water level prediction is typically less than 25% of tidal range. Currents were also predicted with accuracy of 0.1 m/s (95% of time). Model results are insensitive to variations of calibration parameters over the recommended range, which demonstrates that the model is robust and can be used with confidence.
  • M. Eskafi, H. Morovvati, K. Lari Page 75
    In this study two breakwater models with different conditions of bed, waves and water level are employed to analyze the toe stability and scour depth. The tests are conducted with regular waves. It is found that the scour depth in front of the rubble-mound breakwater depends on wave height, structure slope, water level and wave period, but the results reveal the effect of wave period toe is more than others. So that long period waves with more energy can be a threat for rubble-mound breakwater. Also the results of the toe stability and scour depth are given in the form of diagrams.
  • M. R. Ayatollahi, K. Sedighiani Page 83
    Due to the much higher maintenance and replacement expenses of the offshore wind turbine structures, more attention should be paid for a reliable lifetime analysis of them. Meanwhile, the cyclic nature of wave and wind loads together with the corrosive effects from the sea water are major factors for the creation and growth of flaws and cracks in offshore structures. These cracks can be the cause of instantaneous failure in marine structures. The “Tripod” model is one of the favorite support structures which are used for offshore wind turbines particularly in deeper waters. In this paper, a crack is considered in a support structure that can be typically used in the offshore wind turbine constructions. The finite element code ABAQUS is employed to determine the related stress intensity factors for different types of loads. It is shown that the variations of stress intensity factors with crack length differ significantly for various loading types. Also the mode II stress intensity factor is not negligible compared to the mode I stress intensity factor. Therefore, for analyzing the fatigue life or the fracture load of similar cracked offshore structures, appropriate mixed mode crack growth criteria should be employed together with the curves derived in this research for stress intensity factors.