تحلیل عددی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر خطوط لوله فراساحلی تحت اثر امواج

در راستای کارکرد ایمن خطوط لوله نفت و گاز فراساحلی، حین و پس از نصب باید نیروهای هیدرودینامیکی اعمال شده ناشی از میدان جریان و موج بر خط لوله در محدوده مجاز قرار داشته باشند. هدف از این مقاله ارائه یک مدل عددی به منظور تعیین نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر خطوط لوله فراساحلی تحت اثر امواج می باشد که با یک جریان رفت و برگشتی تقریب زده می شود. روش مورد استفاده شامل حل عددی معادلات ناویر – استوکس یا معادلات مومنتم و معادله پیوستگی در حالت دو بعدی، برای یک میدان جریان در اطراف لوله و متعاقب آن به دست آوردن الگوهای مختلف تغییرات سرعت و فشار طی زمان در اطراف لوله می باشد. حل معادلات توسط یک الگوریتم نیمه ضمنی و طی یک فرایند حدس و تصمیم برای محاسبه فشار در شبکه سلولهای حوزه مساله می باشد. جهت تدقیق فرایند شبیه سازی هیدرودینامیک اطراف لوله اثر لزجت آشفتگی (ut) و انرژی جنبشی آشفتگی (k) از یک مدل آشفتگی k-e استاندارد استفاده شده است. نتایج شبیه سازی که برای حالات مختلف نسبت فاصله لوله تا بستر دریا به اندازه قطر لوله (e/D) به دست امده اند، بیانگر آن است که گردابه های ایجاد شده در اطراف خط لوله تاثیر به سزایی در اندازه و الگوی توزیع فشار و جریا ن متعاقب آن نیروهای هیدرودینامیکی موثر دارند.

Keywords:

نیروهای هیدرودینامیکی , مدل آشفتگی k-e , معادلات ناویر - استوکس