بررسی عددی نیروهای هیدرودینامیکی لحظه ای وارد بر خطوط لوله فراساحلی سوار بر هم تحت جریان های دائمی

خطوط لوله انتقال نفت و گاز به عنوان شریان های حیاتی صنایع نفت و گاز در محیط دریا محسوب می شوند. این خطوط همواره در معرض نیروهای محیطی جریان دریا قرار دارند و محاسبه نیروهای وارد بر آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش ابتدا جریان آشفته اطراف خطوط لوله انتقال مرکب تحت جریان های دائمی را با استفاده از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی (Fluent) مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی عددی برای سرعت های مختلف جریان V=0/2m/s,/4 m/s,0/5 m/s قطرهای نسبی d/D=0/15,.0/2,0/3 و فواصل نسبی G/D=0/1,0/2,0/3 انجام شده و در ادامه ضرایب لحظه ای برا و پسا وارد بر خطوط لوله اصلی و فرعی استخراج شده است. نتایج عددی نشان می دهد با افزایش سرعت جریان و به تبع آن افزایش عدد رینولدز مربوط به لوله اصلی، متوسط زمانی ضریب پسا استوانه فرعی کاهش قابل ملاحظه ای دارد در حالی که کاهش برای ضریب پسا استوانه اصلی نامحسوس است. همچنین این افزایش سرعت، کاهش محسوسی را در متوسط زمانی ضرایب برا استوانه اصلی و فرعی نتیجه می دهد. همچنین مشاهده شد که تغییرات قطر نسبی d/D بر روی ضرایب هیدرودینامیکی قابل ملاحظه است. بدین صورت که با افزایش قطرنسبی، متوسط زمانی ضریب پسا استوانه اصلی و فرعی افزایش محسوسی پیدا می کند لیکن اثر عکس بر روی ضرایب برا استوانه ها دارد. به علاوه با کاهش فاصله نسبی بین دو لوله G/D ، متوسط زمانی ضریب پسا استوانه اصلی افزایش می یابد. در ادامه مشاهده می شود که یک رابطه معکوس بین فاصله نسبی بین دو لوله و ضریب برا استوانه اصلی و فرعی وجود دارد بدین صورت که با افزایش فاصله نسبی بین دو لوله، متوسط زمانی ضریب برا استوانه ها کاهش می یابد.این کاهش در استوانه اصلی قابل توجه است.

Keywords:

خطوط لوله مرکب , نیروهای هیدرودینامیکی لحظه ای , عدد رینولدز , شبیه سازی عددی.