6430

6430

"مدلسازي عددي آبشستگي زير خط لوله تحت اثر جريان يا موج"

كارشناسي ارشد

عمران

زمستان 1385

زمستان 1385

عباس يگانه بختياري

چكيده خطوط لوله براي انتقال نفت و گاز از سكوهاي نفتي فرا ساحل به ساحل در محيط دريايي نصب مي شوند. وجود لوله باعث مي شود كه ميدان جريان در اطراف لوله تغيير كند. اين تغييرات موضعي در جريان در نهايت باعث افزايش تنش برشي بستر و همچنين سطح آشفتگي مي شود. در نتيجه ظرفيت انتقال رسوب به طور موضعي در اطراف لوله افزايش مي يابد و باعث شسته شدن خاك زير لوله مي شود و لوله در قسمتهايي از طول خود بدون اتكا باقي مي ماند. در نتيجه در اثر نيروي وزن و نيروهاي هيدروديناميكي در معرض شكست قرار مي گيرد كه مي تواند منجر به خسارات مالي و زيست محيطي مهلكي شود. به دليل اهميت اين موضوع محققين زيادي در طول سه دهه اخير بر روي فرآيند آبشستگي زير لوله كار كرده اند. به طور كلي مي توان مطالعه بر روي اين فرآيند را به دو دسته 1- مدلهاي فيزيكي (آزمايشگاهي) و 2-مدلهاي عددي تقسيم بندي كرد براي بررسي چنين پديده پيچيده اي، تحقيقات فيزيكي متعددي صورت پذيرفته است اما اين مدلها در اندازه گيري بسياري از پارامترها مقرون به صرفه نبوده و امكانات و ابزار موجود غالباً براي اندازه گيري و ثبت كليه داده ها محدود بوده است و ضمناً امكان درك صحيح از هيدروديناميك حاكم چه در ميدان جريان و چه در انتقال رسوب ناشي از آن را فراهم نمي آورند. از طرف ديگر با پيشرفتي كه در چند دهه اخير در علوم رايانه اي حاصل آمده، مدلهاي عددي متعددي بمنظور طرح و بررسي پديده آبشستگي زير اين خطوط لوله بوجود آمده اند. مدلهاي عددي شبيه سازي پديده آبشستگي زير لوله خود به دو دسته 1- مدلهاي تكفاز و 2- مدلهاي دو فاز تقسيم مي شوند. خود مدلهاي تكفاز به دو گروه 1- مدلهاي پتانسيل جريان (مدلهاي قديمي تر) و 2- مدلهاي آشفتگي دسته بندي مي شوند و مدلهاي دو فاز به دو گروه 1- مدلهاي اويلري- اويلري و 2- مدلهاي اويلري- لاگرانژي طبقه بندي مي شوند مدلهاي پتانسيل جريان توانايي شبيه سازي تشكيل و انتشار چرخابه ها را در پشت لوله ندارند بنابراين اين دسته مدلها در پيش بيني شكل حفره آبشستگي دچار خطاي زيادي هستند. مدلهاي آشفتگي و مدل دو فاز اويلري- اويلري اگر چه قادر هستند اين چرخابه ها را در ميدان جريان شبيه سازي كنند ولي به دليل عدم شبيه سازي مناسب مجموعه دانه اي ذرات رسوب دچار نقطه ضعف مي باشند. در واقع اين مدلها نمي توانند بي نظمي حركات ذرات رسوب و اندركنش ذره- ذره ، ذره- سيال و ذره-