فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 29 (بهار و تابستان 1398)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 29 (بهار و تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/01/12
  • تعداد عناوین: 16
|
  • مجتبی هاشمی*، علیرضا نادری صفحات 1-9
    دقت و قابلیت اطمینان دو معیار مهم در ارزیابی عملکرد ناوبری اینرسی با استفاده از سنسورهای ارزان قیمت محسوب می شود. افزایش دقت ناوبری بدون سنسورهای کمکی و با استفاده از سنسورهای ارزان قیمت میکرو الکترومکانیکی (MEMS)، همواره به عنوان مهم ترین چالش ناوبری اینرسی مطرح بوده است. بایاس عمده ترین دلیل افزایش خطا در این سنسورها است. همچنین وقوع عیب باعث شده که قابلت اطمینان این سنسورها در ناوبری اینرسی بدون سنسور کمکی کاهش یابد. چرخاندن سنسورها و استفاده از چندین سنسور، راهکار افزایش دقت و قابلیت اطمینان در ناوبری با سنسورهای MEMS است. در این مقاله با استفاده از سه واحد IMU که بر روی یک میز دوار یک درجه آزادی قرارگرفته، دقت ناوبری اینرسی افزایش داده شده است. با میانگین گیری خروجی سه IMU، یک IMU مجازی تشکیل و پس از جبران چرخش ایجادشده بر روی آن، معادلات ناوبری حل شده است. در آخر نیز نتایج حاصل از تست های انجام شده بر روی میز دوار، بررسی و تحلیل شده است که نشان دهنده افزایش دقت 10 برابری در ناوبری اینرسی بدون استفاده از سنسورهای کمکی است.
    کلیدواژگان: ناوبری اینرسی، ناوبری چرخان، سنسورهای افزونه اینرسی، افزایش دقت ناوبری
  • احمد حسینی*، بهروز نصیری صفحات 11-24
    نادر یکی از مهم ترین گلوگاه های اقتصادی، نظامی و سیاسی برای کشورهای است که از موهبت داشتن مرزهای آبی برخوردارند. از جمله سازه های اصلی در بنادر، اسکله ها می باشند. از اینرو بررسی عملکرد اسکله ها در شرایط بحرانی و تهدیدات نظامی و تروریستی دشمن امری ضروری و در راستای سیاست های پدافند غیرعامل می باشد. در این تحقیق پاسخ و نقاط آسیب پذیر اسکله های شمع و عرشه در برابر بار انفجار زیر آب مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، یکی از اسکله های شمع و عرشه واقع در جنوب ایران انتخاب شده و یکی از قاب های آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل سازی از نرم افزار آباکوس و روش آندکس1 آن استفاده شده است. روش استفاده شده برای شبیه سازی اسکله شمع و عرشه، ابتدا صحت سنجی شده و پس از اطمینان از صحت مدل تاثیر انفجار زیر آب روی رفتار کلی سازه و همچنین تاثیر پارامترهای مختلف روی پاسخ سازه مشخص گردید. بررسی ها نشان داد که با آسیب دیدن و حتی از کاربری خارج شدن چند شمع پیرامون منبع انفجار، در اغلب شرایط کل سازه از کاربری خارج نمی شود و می توان بدون اینکه، سازه از شرایط بهره برداری خارج شود به تعمیر و بهسازی آن پرداخت.
    کلیدواژگان: اسکله شمع و عرشه، انفجار زیر آب، اندرکنش آب - سازه، اندرکنش خاک - سازه، نقاط آسیب پذیر
  • سید مرتضی مرعشیان، مهدی عجمی*، احمد رضایی صفحات 25-38
    موج شکن ها در طول تاریخچه ساخت خود دستخوش تغییراتی شده اند. این تغییرات بسته به شرایط محیطی و کاربری، با هدف بهبود عملکرد آن ها بوده است. روگذری به عنوان یکی از پارامترهای هیدرولیکی مهم در عملکرد موج شکن ها همواره مورد ارزیابی و بهینه سازی قرار گرفته است. در این مطالعه به بررسی روگذری امواج از موج شکن سکویی مرکب به عنوان موج شکنی نوین، پرداخته شده است. مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D انجام گرفته است. جهت اطمینان از عملکرد مدل عددی نتایج آن با داده های آزمایشگاهی موجود، مورد واسنجی و صحت سنجی قرار گرفته است. پس از اطمینان از عملکرد مدل عددی، موج شکن سکویی مرکب در سه حالت طراحی شده است. نتایج میزان روگذری امواج از موج شکن سکویی مرکب با موج شکن توده سنگی و کیسونی افقی بررسی و مقایسه شده است. نتایج حاکی از کاهش به ترتیب 84/01و 61/42درصدی میزان روگذری در موج شکن سکویی مرکب، نسبت به موج شکن توده سنگی و کیسونی افقی دارد.
    کلیدواژگان: موج شکن سکویی مرکب، موج شکن سکویی، روگذری موج، موج شکن توده سنگی، موج شکن کیسونی افقی
  • جلال قاسمی*، عاطفه ملکی صفحات 39-48
    در این مقاله، معادلات حاکم بر امواج دریا به صورت غیر خطی تحلیل و استحصال انرژی از امواج جزایر لارک و فارور در خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس اطلاعات 31 سال اخیر، امواج این دو جزیره دارای بیشترین رویداد برای دامنه امواج m0/0 تا m0/4 و m0/4 تا m0/8 به ترتیب در دوره های تناوب s4/2 تا s3 وs 3 تا s3/6 است. لذا به طور متوسط زمان تناوب s3 با دامنه m5/0 برای طراحی در نظر گرفته شد. مکانیزم CETO  برای تولید انرژی انتخاب و طراحی مفهومی با استفاده از برنامه کامپیوتری تهیه شده، انجام شد، به طوریکه نتایج آن دارای دقت مناسب در مقایسه با نتایج تجربی است. بررسی ها نشان می دهد که برای تولید توان بهینه، باید نسبت ارتفاع بویه به شعاع آن در محدوده 2/8 تا 3/2 باشد. همچنین با توجه به شرایط امواج، امکان دستیابی بهینه از هر مکانیزم در حدود kW 25 وجود دارد.
    کلیدواژگان: استحصال انرژی امواج دریا، جزیره لارک، جزیره فارور، مکانیزم CETO
  • شیما تفضلی، روزبه شفقت* صفحات 49-62
    این مقاله با روش فراابتکاری به انتخاب سیستم مهار کاتنری متشکل از زنجیر-کابل-زنجیر برای پایه توربین بادی شناور اسپار می پردازد. هدف، تحلیل هیدرودینامیکی سیستم مهار کاتنری و ارزیابی رفتار سازه در شرایط عادی و صدمه دیده است. تحلیل هیدرودینامیکی سازه شناور در نرم افزار ANSYS-AQWA انجام و نتایج مدل سازی هیدرودینامیکی با نتایج تجربی صحت سنجی شد. باتوجه به مشخصات سیستم مهار آزمایشگاهی و سختی مدنظر در عمق مورد مطالعه، زنجیر مناسب برای سازه در ابعاد اصلی انتخاب و با بررسی تغییرات اعمال شده بر روی آن و تبدیل سیستم مهار شامل زنجیر به سیستم مهار شامل زنجیر-کابل-زنجیر، رفتار سازه و سیستم مهار درصورت پارگی یکی از خطوط مهار، در شرایط بقاء و برای دوره ی بازگشت 100ساله بررسی شد. باتوجه به این که زنجیر ابتدایی متصل به سازه، نقش کنترل کننده بر روی رفتار دینامیکی سازه دارد، هرچه از طول این زنجیر کاسته و به طول زنجیر لنگر افزوده شود، تنش و دامنه حرکات سازه در درجات آزادی سرج، هیو و پیچ افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: روش فراابتکاری، توربین بادی شناور اسپار، پارگی مهار، انسیس، آکوا
  • محمد سعید سیف، علیرضا کاظمی پور* صفحات 63-78
    امروزه تلاش برای کاهش در مصرف سوخت، انتشار گازهای گلخانه‎ای و آلاینده‎های جوی، صرفه جویی اقتصادی و همچنین هماهنگ شدن با قوانین جدید نگرانی پیشروی صنعت کشتیرانی است. به منظور برآوردن و رسیدن به این اهداف تلاش‎ها و تحقیقات زیادی صورت گرفته است که  در این مقاله برخی از روش های کاهش مصرف سوخت ازجمله بهینه سازی تریم شناور در آبخور طراحی موردبررسی قرارگرفته است. در این راستا مقاومت مدل شناور کانتینرKCS در آبخور طراحی محاسبه شده است. این تحلیل به صورت حل عددی و آزمایش تجربی برای تریم های 0/1- تا 0/1+ انجام پذیرفته است. نتیجه حاصل از مقاومت بدنه شناور مدل به بدنه اصلی تعمیم داده شده است در این خصوص، مدل ریاضی سامانه رانش کشتی در محیط محاسباتی سیمولینک نرم افزار متلب پیاده سازی گردیده است و با استفاده از این مدل، به ازای تریم های مختلف میزان مصرف ویژه سوخت شناور ارائه شده است.. با توجه به نتایج مدل سازی و شبیه سازی بدنه شناور کاهش 1/5 درصدی مصرف سوخت به ازای تریم بهینه نتیجه شده است.
    کلیدواژگان: کاهش درگ، بهینه سازی تریم، شبیه سازی عددی، مصرف ویژه سوخت
  • محمدعلی رسولی*، محمد رحیمی صفحات 79-89
    گلایدرهای زیرسطحی، گونه ای از وسایل خودمختار هستند که نقش ویژه ای در مطالعات اقیانوس شناسی ایفا می کنند. این مطالعات نیاز به پایش های مداوم و طولانی مدت دارند که گلایدرها به دلیل مصرف پایین انرژی و مداومت بالا، برای انجام این ماموریت ها محبوبیت یافته اند. در این میان، دسته ای از گلایدرها قابلیت بهره برداری از انرژی حرارتی نهفته در لایه های آب را دارند که موجب افزایش مداومت چشمگیر آن ها شده است. این شناورها نیاز به غوص در اعماق بالای 680 متر دارند و در مناطق با عمق های کمتر قابلیت پیمایش خود را از دست می دهند. در این مقاله ضمن تحلیل سیستم پیشران یک نمونه شناور موجود، زمان انتقال حرارت و عمق کاربری آن مورد ارزیابی قرار می گیرد و به منظور استفاده در آب های کم عمق تر، رهیافتی ارائه می گردد تا بتوان از این فناوری در مناطق وسیع تری از دریای عمان بهره برداری نمود.
    کلیدواژگان: گلایدر زیرسطحی، موتور حرارتی، انرژی گرمایی اقیانوسی، ماده تغییر فاز دهنده
  • سجاد قلی پور، مسعود مکارچیان* صفحات 91-100
    پی های لبه دار جایگزین مناسبی برای پی های عمیق در سازه های ساحلی و فراساحلی هستند که علاوه بر قابلیت مقاومت در برابر بارهای بالارانشی، به سادگی اجرا می شوند. عملکرد کششی پی های لبه دار واقع بر ماسه توسط مدل سازی فیزیکی و عددی مطالعه شد. آزمایش های آزمایشگاهی بر روی مدل های پی دایره ای کوچک مقیاس با لبه های محیطی انجام شد. مدل سازی عددی توسط تحلیل المان محدود سه بعدی جهت صحت سنجی نتایج آزمایش های مدل فیزیکی و همچنین تعمیم نتایج به پی های بزرگ مقیاس صورت گرفت. اثرات پارامترهای هندسه پی و مشخصات خاک شامل قطر پی، مقاومت برشی ماسه، عمق لبه، زبری سطوح و زاویه امتداد بارگذاری بررسی شد. نتایج نشان داد که حضور لبه پیرامونی، رفتار پی های واقع بر ماسه را به لحاظ ظرفیت باربری کششی بهبود می بخشد؛ مقادیر بهبود با افزایش عمق لبه، مقاومت برشی ماسه و زبری سطوح پی و همچنین کاهش زاویه امتداد بارگذاری نسبت به حالت قائم، افزایش می یابد. بیشترین مقاومت کششی پی به ازای بارگذاری قائم به دست آمد.
    کلیدواژگان: پی لبه دار، ظرفیت باربری کششی، لبه محیطی، مدل سازی فیزیکی، تحلیل المان محدود
  • بهروز بافنده، کامران لاری، مجتبی عظام، عباس علی علی اکبری * صفحات 101-111
    نظر به گسترش روز افزون پروژه های استخراج نفت در دریا و به منظور شناخت بیشتر رفتار دینامیکی پلوم ناشی از نشت احتمالی نفت از بستر و تاثیرات تغییر در پایداری استانیکی ستون آب بر رفتار دینامیکی پلوم نفتی ناشی از نشت و ارتفاع نفوذ پلوم، مجموعه ای از آزمونهای تجربی در حوضچه ای شفاف با لایه بندی چگالی پایدار انجام گردید. نتایج این آزمونهای به روش عددی با ابعاد و شرایط محیط دریای کم عمق  تطبیق داده شده است و نتایج حاصل از هر دو روش به صورت بی بعد تبدیل گردید.  مشاهده شد که کاهش پایداری استاتیکی آب دریا باعث افزایش ارتفاع نفوذ و کاهش پهنای پلوم آلاینده می شود. همچنین مشخص شد که سطح شناوری خنثی بعنوان مشخصه نقطه گذار از فاز حرکت پلوم به فاز پخش و فرارفت در محیط دارای چینه بندی چگالی به نتایج این تحقیق نزدیک است.
    کلیدواژگان: مکانیک سیالات، ارتفاع حبس پلوم، آلودگی، چینه بندی
  • پرستو زمانی، سعید کاظمی* صفحات 113-121
    Single Point Mooring ها یا به اختصار SPM، سازه های شناوری هستند که عموما در آب های عمیق مورد استفاده قرار گرفته و وظیفه مهاربندی شناورها و انتقال تولیدات نفتی و گازی را به وسیله خط لوله از ساحل به نفتکش ها و از نفتکش ها به ساحل را به عهده دارند. یکی از مهم ترین اجزای آن سیستم مهاربندی می باشد که علاوه بر لزوم تحمل بارهای محیطی وارد بر ترمینال شناور باید بارهای وارده بر تانکر که توسط دو طناب قطور به SPM متصل شده است را نیز تحمل کند. از آنجاییکه سیستم مهاربندی مناسب نقش موثری در افزایش کارایی SPM در شرایط محیطی متفاوت و طول عمر آن را دارد، باید مورد توجه بسیار قرار گیرد. در این مقاله، SPM چهار مهاره در نرم افزار انسیس اکوا مدل-سازی شده و نیروهای وارد بر SPM توسط تئوری تفرق و به روش المان مرزی و خطوط مهار آن با استفاده از معادلات موریسون محاسبه شده است.
    کلیدواژگان: پایانه شناور تک نقطه ای، ترمینال های نفتی شناور، خطوط مهار، انسیس آکوا
  • شادی گودرزی، مهدی حمیدی*، رضا دزواره صفحات 123-132
    در مبدل های دو بدنه ای جاذب نقطه ای موج، جابجایی نسبی بدنه شناور و مغروق عامل اصلی تولید جریان الکتریسته می باشد. هندسه بدنه شناور نسبت به بدنه مغروق تاثیر بیشتری بر میزان انرژی استحصالی می گذارد. دو بدنه مغروق و شناور بوسیله سیستم فنر- میراگرخطی به یکدیگر متصل می شود و کل سیستم مبدل به وسیله مهارهای کتنری به بستر دریا وصل شده است. با توجه به تاثیر مستقیم محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی در حل معادلات دینامیکی، در تحقیق حاضر به محاسبه جرم افزوده و میرایی به روش المان مرزی با استفاده از نرم افزار انسیس- اکوا پرداخته شده است. همچنین تاثیر هندسه بویه شناور بر میزان  پارامترهای هیدرودینامیکی و توان تولید انرژی از مبدل، با آنالیز در حوزه زمان و فرکانس صورت گرفته است. مقایسه نتایج عددی، با نتایج مدل آزمایشگاهی که در سال 2011 توسط محققین دانشگاه سندیاگو انجام شد، صحت مدلسازی عددی انجام شده را نشان می دهد. با توجه به نتایج با افزایش  قطر بویه شناور، توان خروجی نیز افزایش خواهد یافت به شکلی که به ازای هر 2 متر افزایش قطر بویه توان تولید انرژی به اندازه 20 درصد زیاد می شود. بررسی های انجام شده نشان می دهد برای بویه شناور میزان توان تولید انرژی با هندسه نیم مخروطی 17 درصد بیشتر از هندسه نیمکروی می باشد.
    کلیدواژگان: مبدل جاذب انرژی موج، مهار کتنری، سیستم جاذب، تئوری تفرق، نرم افزار انسیس اکوا
  • مهدی شهیدی خواه*، مجید مرادی، علیرضا خمسه صفحات 133-145
    مونوپایل پرکاربردترین نوع فونداسیون برای انتقال بار توربین های بادی فراساحلی به زمین است. در بیش از 80 درصد توربین های فراساحلی از مونوپایل استفاده شده است. یک مونوپایل در طول دوره بهره برداری تحت تاثیر میلیون ها سیکل بارگذاری جانبی قرار می گیرد که باعث ایجاد دوران و تغییر شکل جانبی در آن می شود. این دوران و تغییر شکل ایجاد شده در مونوپایل، تابع عواملی چون مشخصات خاک، مشخصات شمع و خصوصیات بار وارد بر آن است. روش های طراحی موجود، برای شمع های تحت بار جانبی با قطر کمتر از 1 متر قابل استفاده هستند. با توجه به این که مونوپایل ها لوله های فلزی توخالی با قطر حدودی 2 الی 8 متر هستند، در این پژوهش با استفاده از مدل سازی فیزیکی در فضای سانتریفیوژ ژئوتکنیکی (Ng)، رفتار آنها در خاک ماسه ای تحت اثر بار جانبی مونوتونیک و سیکلیک مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی نحوه تاثیر خصوصیات بار جانبی وارده، 1 آزمایش با بار مونوتونیک و 6 آزمایش با بارهای سیکلیک طراحی و اجرا شده و تاثیر پارامترهای مختلف بارگذاری بر روی جابجایی تجمعی، تغییر شکل و سختی خاک مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام آزمایش ها تغییر مکان مونوپایل به صورت جسم صلب بوده و جابجایی تجمعی حداکثر سر شمع بر حسب تعداد سیکل با دقت بسیار خوبی از یک روند توانی پیروی می کند. همچنین روند تغییرات سختی بر حسب تعداد سیکل به صورت افزایشی بوده و آهنگ این افزایش به صورت کاهشی است.
    کلیدواژگان: مونوپایل، مدل سازی فیزیکی، بارگذاری جانبی سیکلیک، سانتریفیوژ ژئوتکنیکی
  • محمدحسین نهاوندیان*، احمد ایزدی صفحات 147-165
    بررسی بیومیمتیکی و هیدرودینامیکی آبزیان به دلیل پیچیدگی موجود در هندسه بدن و نوع حرکت آبزیان، یکی از چالشی ترین مباحث دینامیک سیالات محاسباتی در پژوهش های اخیر در این زمینه بوده است. حرکت بدن آبزی و بالاخص بخش دم از یک سو و حرکت سیال حول بدن آبزی از سوی دیگر، موجب ایجاد جریان ناپایا شده و تحلیل را پیچیده تر کرده و نیازمند درک عمیقی از برهم کنش سیال و بدن آبزی است. به همین منظور هدف این پژوهش، با استفاده از یک هندسه دوبعدی دقیق از بدن دلفین، شبیه سازی عددی هیدرودینامیک جریان اطراف بدن آبزی با درنظر داشتن شنای آبزی بوده و به طور خاص بررسی تغییرات ضرایب درگ و لیفت،  نحوه حرکت بدن و اثر آن بر میدان سرعت و فشار و نحوه تشکیل گردابه ها در بلافاصله نزدیک بدن دلفین انجام شده است. که نتایج حاکی از تاثیر قابل توجه فرکانس حرکت دلفین و طول متحرک دم دلفین بر پارامترهای ذکر شده می باشد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، میدان سرعت و فشار، ضرایب درگ و لیفت، دینامیک سیالات محاسباتی، مش متحرک
  • مصطفی گندمی*، محرم دولتشاهی، ایمان ورجاوند، محمدرضا نیکو صفحات 167-179
    در این تحقیق امکان بکارگیری شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و ماشین بردار پشتیبانی به منظور مدلسازی رفتار هیدرودینامیکی موج شکن های نفوذپذیر قائم با هسته متخلخل مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور از داده های مطالعه آزمایشگاهی بر روی مدل فیزیکی استفاده شده است تا ضرایب انعکاس و گذر موج برخوردی به سازه که بیانگر رفتار هیدرودینامیکی هستند را به عرض محفظه موج شکن، نسبت ارتفاع مصالح سنگی به عمق آب، نسبت عرض محفظه به طول موج، ارتفاع موج، عدد موج در عمق آب و تیزی موج مرتبط شود. نتایج حاکی از آن است مدل شبکه عصبی پرسپترون چند لایه نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبانی دارای عملکرد بهتری در مدلسازی رفتار هیدرودینامیکی موج شکن مورد مطالعه بوده و تا حد زیادی به داده های واقعی همبسته(0/8689=R برای ضریب انعکاس موج و 0/96629=R برای ضریب گذر) است. در ادامه به منظور آشکارسازی پاسخ ضرایب انعکاس و گذر به هریک از پارامترهای ورودی مدل برتر، مطالعه پارامتریک انجام گرفته است. همچنین با استفاده از آنالیز حساسیت میزان مشارکت پارامترهای ورودی در پیشبینی ضرایب انعکاس و گذر مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: موج شکن نفوذپذیر قائم، پرسپترون چندلایه، ماشین بردار پشتیبان، مدل فیزیکی
  • محمدحسن زارع*، سید امیر عباس علومی، امیر حسین نگهی، سید علی آقا میرجلیلی صفحات 181-187
    شبیه سازی جریان اطراف پروانه یک مسئله پیچیده سیالاتی می باشد خصوصا وقتی پروانه در نزدیک سطح آزاد باشد. در این تحقیق، اثر عمق های مختلف، بر رو ی ضریب عملکرد و راندمان یک پروانه سری بی - وگنینگن در نزدیک سطح  بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور از نرم افزار تجاری انسیس - فلوئنت برای حل میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی استفاده شده است. چرخش پروانه برای جریان دایمی بوسیله مدل دستگاه مرجع چرخان و برای جریان گذرا توسط شبکه لغزان مدلسازی شده است. برای  مدلسازی جریان مغشوش و شبیه سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل k-ωsst  و روش حجم سیال استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حل  عددی با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی پروانه در نزدیک سطح حل عددی در شرایط آب آزاد انجام شده و ضریب های عملکردی پروانه محاسبه شده اند. نتایج حاصل از حل عددی نشان می دهد  ضریب عملکرد پروانه در عمق های مختلف با افزایش نسبت های پیش روی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بررسی عددی، پروانه، عملکرد پروانه، روش حجم سیال
  • مسیح هنرمند، احمد شانه ساززاده*، مهدی زندی صفحات 189-195
    فرورانش مکران در شمال غرب اقیانوس هند و در مجاورت سواحل جنوبی ایران و پاکستان منشاء ایجاد سونامی در سواحل جنوبی ایران است.  در این تحقیق با در نظر گرفتن بزرگا و عمق کانونی زلزله سال 1945 میلادی مکران، ابتدا موج سونامی اولیه بر اساس الگوریتم پیشرفته اوکادا تولید و سپس گسترش این موج در دریای عمان به صورت عددی با استفاده از نرم افزار Flow 3D در دو مرحله ی سراسری و منطقه ای شبیه سازی شده است. بر اساس نتایج مدل سراسری، زمان گسترش موج و میزان بالاروی آن در بنادر اصلی اقیانوس هند و شمال دریای عمان برآورد گردیده است که با اطلاعات تاریخی موجود سازگاری منطقی دارد. رویکرد اتخاذ شده در این مقاله شامل تولید دقیق موج سونامی با استفاده از الگوریتم اوکادا و شبیه سازی سه بعدی انتشار در دو مرحله سراسری و منطقه ای، یک راه حل قابل اطمینان برای تخمین بالاروی موج سونامی در سواحل کشور در اثر سناریوهای مختلف فرو نشست مکران ارائه می دهد.
    کلیدواژگان: سونامی، فرو افتادگی مکران، خلیج چابهار، الگوریتم اوکادا، Flow 3D
|
  • Mojtaba Hashemi*, Alireza Naderi Pages 1-9
    Precision and reliability are two main performance characteristic in low-cost Inertial Navigation System(INS). Increase of precision in low-cost INS without auxiliary sensors is main challenge. Bias instability leads to position drift error in inertial navigation system. In addition, fault occurrence makes the sensor reliability is decreased. Rotation of Inertial Measurement Unit(RIMU) and use of redundant IMUs despite single unit is an approach for precision and reliability incensement. In this paper three units IMU is placed in rotational table. The mean of three units IMU is considered as virtual IMU, then INS mechanization is solved after rotation compensation. Experimental results show that the position estimation error without rotation is 10 times of estimation error in rotary case. Attitude estimation is stable in rotatory case despite instability in conventional case.
    Keywords: INS, Rotary INS, Redundant sensors, precision increment
  • Ahmad Hosseini*, Behrouz Nasiri Pages 11-24
    Ports are among the important economic, military and political bottlenecks for countries that have the gift of maritime boundary. One of the main structures in ports is the wharves, which are important for many uses. Thereby, design and performance of wharves under critical conditions and the enemy's military and terrorist threats is indispensable for passive defense. In this research, the responses and the vulnerable points of pile-supported wharves against the underwater blast load are being investigated. For this purpose, one of the pile-supported wharves in south of Iran is selected and one of its frames is studied. For modeling, Abaqus software and its Undex method are used. The method used to simulate the pile-supported wharf was first verified and, after ensuring the validity of the model, the effect of underwater explosion on the overall behavior of the structure and the effect of different parameters on the structure response were determined. Investigations have shown that, with the damage and even the withdrawal of several piles around the source of explosion, in most cases the entire structure does not go out of use, and without being removed from the operating conditions, can be repaired and upgraded it.
    Keywords: pile-supported wharf, underwater explosion, water-structure interaction, soil-structure interaction, the vulnerable points
  • Seyed Morteza Marashian, Mahdi Adjami*, Ahmad Rezaee Pages 25-38
    Breakwaters have changed a lot during their design history. Overtopping is an important parameter that its evaluation and reduction has always been noticed. In this study, the wave overtopping of composite berm breakwater as a new conceptual structure has been investigated numerical modeling was performed using FLOW-3D software. Then, based on  a laboratory model conducted by Losada et al, calibration and verification was done for our numerical model. After numerical model  performance confidence, composite berm breakwater was designed in three types. The wave overtopping of the composite berm breakwater was analysed  and compared with rubble mound and horizontally caisson breakwaters. The results show a decrease of 84.01% of the overtopping in the composit berm breakwater compared to the rubble mound breakwater. Also, the overtopping in the composite berm breakwater had a 61.42% reduction compared to the horizontal caisson breakwater.
    Keywords: Composite Berm Breakwater, Berm Breakwater, Wave Overtopping, Rubble Mound Breakwater, Horizontally Caisson Breakwater
  • Jalal Ghasemi*, Atefeh Maleki Pages 39-48
    In this paper, the governing equations of sea waves are analyzed nonlinearly and the energy extraction from the waves in the Lark and Faror islands in the Persian Gulf is determined. According to the data in the last 31 years, the waves of these two islands have the most incidence for the height of 0-0.4 m and 0.4-0.8 m corresponding for the time periodicity of 2.4-3 s and 3-3.6 s, respectively. Therefore, waves with an average period of 3 s and a height of 0.5 m are used in the design process. The Cylindrical Energy Transfer Oscillatory (CETO) mechanism is chosen and the conceptual design is carried out with an in-house FORTRAN code, in which the results are in favorable agreement with the available experimental data. Investigations show that optimum power production requires the range of 2.8 to 3.2 for the ratio of the height to the radius of the buoy. Also, it is possible to access 25 kW power for each mechanism in the optimum conditions.
    Keywords: Sea wave’s extraction energy, Larak Island, Farur Island, CETO mechanism
  • Shima Tafazzoli, Rouzbeh Shafaghat* Pages 49-62
    In this paper, selecting of an appropriate mooring system for spar platform of a wind turbine consisting of chain–cable–chain is investigated based on a meta-heuristic method. The purpose is to investigate the hydrodynamic behavior of the structure and the mooring system in a normal and damaged conditions. ANSYS-AQWA software is applied to hydrodynamics analysis and the numerical results were first verified by experimental results. According to the characteristics of the experimental mooring system and designed stiffness in the desired depth of the sea, an appropriate chain is selected for the prototype model and then by investigating the changes applied to it and replacing a chain mooring system with a mooring system including chain–cable–chain, the survival behavior of the structure and mooring system evaluated for the 100-years return period, considering one of the mooring line disconnection. According to the controlling role of the initial chain connected to the structure, it was also observed that the decreasing the length of the initial chain and increasing the anchor chain length, the tension as well as the amplitude of the structural movements in the degrees of surge, heave and pitch increases.
    Keywords: Meta-heuristic, Spar floating wind turbine, Mooring line disconnection, ANSYS, AQWA
  • Mohammad Saeid Seif, Alireza Kazemipour* Pages 63-78
    Greenhouse gas emissions and atmospheric pollutants, economic savings, as well as alignment with the new rules of the shipping industry's leading is a new concern. In order to meet and achieve these goals, many efforts have been made. In this paper, some methods for reducing fuel consumption, including optimization of floating trim, have been considered in design draught. In this regard, the body resistance of model of the KCS container ship is calculated in design draught; This analysis was performed by numerical solution and experimental test for -0.1 to +0.1 trim range. And the results of ship model analysis was generalized to the main body. In this regard, the mathematical model of ship propulsion system is implemented in the MATLAB-Simulink software; and by using this model for different trims, rates of ship specific fuel consumption presented. According to the results of modeling and simulation of the floating body, a reduction of 1.5% of fuel consumption has been achieved due to optimization of the trim.
    Keywords: Drag Reduction, Trim Optimization, Numerical Simulation, Specific Fuel Consumption
  • Mohammad Ali Rasoli*, Mohammad Rahimi Pages 79-89
    The underwater Gliders are a kind of autonomous vehicles that have a special role in ocean surveys which demand continuous monitoring and long endurance. Because of low energy consumption and long endurance, these vehicles are favorite for these missions. Among this, a type of gliders can harvest ocean thermal energy, causing significant endurance increase. These vehicles need at least 680 meters sea depth to operate their propulsion system. In this paper, by analyzing a propulsion system of a typical glider, heat transfer and its operation depth is assessed. For decreased operational depth, an approach is presented for possibility of using this technology in shallower seas, which provides the utilization of this type of gliders at wider range of the Gulf of Oman.
    Keywords: Underwater Glider, Thermal Motor, Ocean Thermal Energy, Phase Changing Material
  • Sajjad Gholipour, Masoud Makarchian* Pages 91-100
    Skirted foundations are an appropriate alternative to deep foundations in onshore and offshore structures, which have the ability to withstand uplift loads, are also easy to be installed. The tensile performance of skirted foundations on sand was studied by physical and numerical modeling. Laboratory tests were carried out on small-scale foundation models with peripheral skirts. Numerical modeling was performed by 3D finite element analysis for verifying the results of physical tests, as well as generalizing the results to the large-scale models. The effects of geometry and soil properties parameters including foundation diameter, sand shear strength, skirt depth, surface roughness, and load inclination angle were investigated. The results showed that the presence of peripheral skirt improves the behavior of tension bearing capacity of foundations on sand; Improvement values increase with increasing skirt depth, sand shear strength, roughness of foundation surfaces, and also, with decreasing the load inclination angle relative to vertical direction.
    Keywords: Skirted foundation, Tension bearing capacity, Peripheral skirt, Physical modeling, Finite element analysis
  • Behrooz Bafandeh, Kamran Lari, Mojtaba Ezam, Abbasali Aliakbari * Pages 101-111
    Considering the increase in number of offshore oil production projects and for better understanding of plume dynamics in accidental underwater oil blowouts, a series of laboratory experiments in a square cross section open top basin were carried out to investigate the effect of changes in seawater stratification and water column stability on plume dynamics and peeling height.  Accordingly the open top basin was filled with stratified salt water at different buoyancy frequencies and the results of experiments were numerically expanded to marine condition of shallow waters. Non-dimensionalized form of experimental and numerical results showed that decrease in basin buoyancy frequency increases the plume peeling height and reduces the plume width. Experimental results showed that the neutral buoyancy level was the applicable transition criterion from plume dynamic phase to advective and diffusive phase.
    Keywords: Fluid Mechanics, Plume Trapping height, Sea, Pollution, Stratification
  • Saeid Kazemi*, Parastoo Zamani Pages 113-121
    Single Point Mooring (SPM) are floating Structures that are deployed in deep water which their duties are vessel mooring and transferring oil and gas productions by pipelines from shore to petroleum tankers and conversely. One of the most important components of SPM is mooring system. Which bears not only environmental loads but also petroleum tanker loads which conducted by two thick ropes. Mooring system of SPM regarding the important responsibility it has, has been pay attention to a lot. Proper mooring system leads to efficiency improvement in different environmental conditions and mooring system life increase.
    In this research SPM with four mooring lines are simulated by ANSYS AQWA Software and forces on the SPM calculated diffraction theorem and Boundary Element and mooring lines are calculated by Morrison theorem.
    Keywords: Single Point Mooring, Oil Floating Terminal, hydrodynamic Analysis, ANSYS AQWA
  • Shadi Goodarzi, Mehdi Hamidi*, Reza Dezvareh Pages 123-132
    This paper presents the effect of hydrodynamic parameters of the two-body converters of a point wave absorber on the amount of power output. This converter includes two submerged and floating bodies which are connected to the spring-damper system. The whole of the converter is connected to the sea bed by mooring catenary. The relative displacement of the floating body and the submerged body is the main factor in generating electrical energy. Since the calculation of hydrodynamic coefficients has a significant effect on the solution of dynamic equations, this study focused on the calculation of added mass and hydrodynamic damping by boundary element method using the ANSYS-AQWA software. Also, this paper investigates the effect of floating borehole geometry on the hydrodynamic parameters and the extracted power of the converter using complementary analysis on the domain of time and frequency. Comparison of numerical simulation outputs and the results from the laboratory work which had carried out by Sandiego researchers in 2011, shows the suitable accuracy of the simulation. According to the results, with the two meters increase in buoy diameter, the power output will increase by 20%, and the output power for the half- conical is 17% more than the hemisphere.
    Keywords: Wave energy convector, Catenary mooring, Power take off, Diffraction, Ansys aqwa
  • Mahdi Shahidikhah*, Majid Moradi, Alireza Khamseh Pages 133-145
    Monopiles are the most common type of foundation for offshore wind turbines (OWT). Monopiles have been used in more than 80% of the offshore wind turbines. A monopile will be affected by millions of lateral load cycles during the operating period, which will cause its rotation and lateral deformation. The rotation and the deformation are dependent on the soil properties, monopile specification, and lateral loading characteristics. Current methods are only for the design of piles with less than 1meter in diameter. Due to this fact that monopiles are hollow cylindrical steel tubes with a diameter of 2 to 8 meters, in this research the behavior of these structures due to monotonic and cyclic lateral loads in sandy soils has been studied by physical modeling in a geotechnical centrifuge. One monotonic test and six cyclic tests were designed and implemented to investigate the effect of lateral load characteristics. According to the results of 7 tests, the effect of different loading parameters on monopile cumulative displacement and soil stiffness is discussed.
    In all tests, the monopile deflection is a rigid body, and the cumulative displacement of the monopile head is increasing with power functions. Also, the monopile stiffness in terms of the number of cycles is ascending, and the rate of the increase is decreasing.
    Keywords: Monopile, Physical Modeling, Cyclic Lateral Loading, Geotechnical Centrifuge
  • Mohammad, Hosein Nahavandian*, Ahmad Izadi Pages 147-165
    The biomimetic and hydrodynamic study of aquatic animals is one of the most challenging computational fluid dynamics topics in recent studies due to the complexity of body geometry and the type of flow field. The movement of the aquatic body, and particularly the tail section and the corresponding movement of fluid around the body, causes an unsteady flow and requires a comprehensive study of the interaction of fluid and aquatic body which makes the analysis more complicated. In this research, the main purpose is to investigate the numerical simulation of hydrodynamic flow around the aquatic body regarding dolphin swimming condition. Specifically, considering the precise 2D geometry of a dolphin body, the studied parameters include the drag and lift coefficients, body movement and its effect on vorticity, pressure and velocity fields immediately around the body. According to the results it can be claimed that the body movement frequency and the length of tail motion highly affect the mentioned parameters.
    Keywords: Numerical Simulation, Velocity, Pressure field, Drag, Lift Coefficients, Computational Fluid Dynamics, Moving Mesh
  • Mostafa Gandomi*, Iman Varjavand, Mohammad Reza Nikoo, Moharram Dolatshahi Pages 167-179
    In this research, the application of multilayer perceptron (MLP) neural networks and support vector machine (SVM) for modeling the hydrodynamic behavior of Permeable Breakwaters with Porous Core has been investigated. For this purpose, experimental data have been used on the physical model to relate the reflection and transition coefficients of incident waves as the output parameters to the width of the breakwater chamber, the ratio of the height of rockfill material to the water depth, the ratio of the width of the chamber to the wavelength, Wave number in water depth and wave steepness. The results indicate that the MPL model has better performance in modeling the hydrodynamic behavior than the SVM model and is largely correlated to real data (R = 0.8689 for reflection coefficient and 0.96629 R = for transient coefficient). In order to reveal the response of reflection and transition coefficients to each input parameter, a parametric study was performed. Also, using the sensitivity analysis, the participation rate of each input parameters in the prediction of reflection and transient coefficients has been studied.
    Keywords: Permeable Breakwaters, Multilayer perceptron, Support vector machine, physical model
  • Mohammad Hasan Zare*, Seyed Amir Abbas Oloomi, Amirhossein Negahi, Seyed Ali Agha Mirjalily Pages 181-187
    Simulation of the flow around propeller is a complex fluid flow problem, especially when the propeller is close to free surface. In this study, the effect of different depths on the performance and efficiency of a B-Wageningen series close to surface of water have been numerically investigated. For this purpose the ANSYS-FLUENT commercial software has been used to solve the viscous, incompressible and two phase flow field. The rotation of the propeller has been implemented using the rotating reference frame model for steady flow and the sliding mesh for unsteady flow. For turbulent flow modeling and free surface simulation, the k-ω SST model and the volume of fluid method have been used, respectively. For validation of numerical results due to lack of access to experimental results of propeller close to surface, numerical solution in open water condition has been performed and performance coefficients have been calculated. The results of the numerical solution show that the propeller coefficient decreases at different depths with increasing forward ratios.
    Keywords: Numerical investigation, Propeller, Propeller Performance, Volume of Fluid Method
  • Masih Honarmand, Ahmad Shanehsazzadeh*, Mahdi Zandi Pages 189-195
    Makran subduction located at the northwest of the Indian Ocean nearby the southern coast of Iran and Pakistan. Makran subduction is the source of tsunamis that threaten southern coast of Iran. In this article, generation and propagation of 1945’s tsunami initiated by Makran subduction is simulated. For the three dimensional generation of the wave, advanced algorithm of Okada is adopted. The CFD based software of Flow 3D is applied for global and regional numerical simulation of tsunami wave propagation. In the first stage the 3D propagation of the wave in Oman sea and Indan Ocean is simulated. The presented approach in this paper including the accurate 3D generation of the tsunami wave using the Okada algorithm and two stages propagation in the global and regional models results in a more accurate results in terms of time duration and tsunami wave run-up.
    Keywords: Tsunami, Makran Subduction, Chabahar Bay, OKADA Algorithm, Flow 3D