27483

بررسي آزمايشگاهي تأثير چيدمان لوله هاي افقي بر ساختار جريان در آبشستگي موضعي

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - گرايش آب و سازه هاي هيدروليكي

1398-1401

1401/6/30

دكتر حسين افضلي مهر - دكتر سيد مصطفي سيادت موسوي

مهندسي عمران

چكيده خطوط لوله زيردريايي جزو زيرساخت‌هاي بسيار مهم محسوب مي‌شوند و بي ترديد خطرات فراواني از جمله آبشستگي اين شريانات حياتي را تهديد مي‌كند. در اين مطالعه به بررسي تاثير چيدمان‌هاي لوله‌هاي افقي بر ساختار جريان در آبشستگي موضعي پرداخته شده است. چهار حالت آزمايش عبارتند از تك لوله، دو لوله با دو فاصله مختلف و سه لوله كه در شرايط آب زلال انجام شده‌اند. آزمايشات در كانالي به طول 12، عرض 9/0و عمق 6/0 متر انجام شده است. در بستر كانال از ماسه با ميانه قطر 83/0 ميلي متر استفاده شده است. اطلاعات حاصل از آزمايش‌ها، طي 5 دسته بندي عمق آبشستگي، سرعت و آشفتگي جريان در سه جهت، تنش رينولدز و تحليل كوادرانت مورد بررسي قرار گرفته‌اند. نتايج نشان مي‌دهد كه بيشترين و كمترين عمق آبشستگي به ترتيب در حالت‌هاي اول و چهارم تشكيل شده است و اين مقادير با مؤلفه افقي سرعت در هر چهار حالت هماهنگي دارد. در همه حالت‌ها، در بالادست لوله جريان روبه‌بالا مشاهده شده كه مي‌تواند ناشي از تلاش جريان براي جدايي باشد. در حالت اول، دو گردابه ساعتگرد و پادساعتگرد در پايين دست لوله تشكيل شده و در حالت سوم گردابه‌ها در فاصله بين دو لوله تشكيل شده است. در حالت دوم و چهارم، در فاصله‌ي بين لوله‌ها جريان تقريبا راكد است كه ناشي از حضور لوله‌ها در فاصله كم از يكديگر مي‌باشد.در محل تشكيل گردابه‌هاي ساعتگرد و پاد‌ ساعتگرد، به ترتيب مقادير قابل توجه تنش رينولدز مثبت و منفي وجود دارد كه انتقال قابل توجه اندازه‌حركت به سمت بالادست و پايين دست را نشان مي‌دهد. در كليه‌ي حالات، در پايين دست خطوط لوله، فضاي بين لوله‌ها (حالت دوم تا چهارم) و سطح فوقاني خطوط لوله، افزايش شدت آشفتگي مشاهده مي‌شود. همچنين محل وقوع بيشينه شدت آشفتگي منطبق بر محل وقوع بيشينه تنش رينولدز ( مثبت يا منفي) مي‌باشد. نتايج تحليل كوادرانت نيز نشان مي‌دهد كه در كليه‌ي مقاطع، در نواحي غلبه پيشامدهاي خروجي و ورودي ، تنش رينولدز منفي و در نواحي غلبه پيشامدهاي جرقه و جاروب، تنش رينولدز مثبت مي‌باشد.

1401/09/18

Experimental investigation of the effect of horizontal pipelines arrangement on flow structures in local scouring

9/21/2023 12:00:00 AM

Abstract: Submarine pipelines are considered among the most important infrastructures but without a doubt, many hazards, including scouring threatens these vital arteries. In this study, the effect of horizontal pipe layouts on the flow structure in local scouring has been investigated. Four test modes are presented which are single tube, two tubes with two different distances and three tubes which were done in clear water conditions. Experiments were carried out in a channel with 12 meters long, 0.9 meters width and 0.6 meters depth. Sand with median diameter of 0.83 mm is used as bed sediment. The data obtained from the tests have been analyzed in 5 categories: scour depth, flow velocity and turbulence intensity in three directions, Reynolds stress and quadrant analysis. The results show that the maximum and minimum scour depth is formed in the first and fourth modes, respectively, and these values are in harmony with the horizontal component of the flow velocity in all four modes. In all cases, upward flow is observed upstream of the pipe, which can be caused by the flow trying to separate. In the first case, two clockwise and anti-clockwise vortices are formed downstream of the pipe, and in the third case, the vortices are formed in the distance between the two pipes. In the second and fourth case, the flow is almost stagnant in the distance between the pipes, which is caused by the presence of the pipes at a short distance from each other. At the place of formation of clockwise and anti-clockwise vortices, there are significant positive and negative Reynolds stresses that shows noticeable movement of momentum towards upstream and downstream, respectively. In all cases, in the downstream of the pipelines, the space between the pipes (the second to the fourth case) and the upper surface of the pipelines, an increase in tubulence intensity is observed. Also, the place of occurrence of the maximum tubulence intensity corresponds to the place of occurrence of the maximum Reynolds stress (positive or negative). Also the results of the quadrant analysis show that in all sections, the Reynolds stress is negative in the areas dominated by Outward and Inward events, and the Reynolds stress is positive in the areas dominated by Ejection and Sweep events.

عمق آبشستگي , سرعت سنج ADV , الگوي سرعت جريان و تنش رينولدز , شدت آشفتگي , آناليز كوادرانت

Scour depth , ADV velocimeter , Flow velocity pattern and Reynolds stress , Turbulence Intensity , Quadrant analysis

Fereshte kolahdouzan

Dr. Hossein Afzalimehr - Dr. Seyed Mostafa Siadatmousavi