بررسي پارامترهاي موثر بر آبشستگي خطوط لوله به روش ديناميك سيالات محاسباتي و المان مجزا

وقوع پديده آبشستگي اطراف خطوط لوله بستر دريا مي تواند منجر به شكست لوله و ايجاد خطر جدي براي محيط زيست دريا و ضرر اقتصادي شود. براي پيشگيري از وقوع آبشستگي مي توان با شبيه سازي اين پديده و شناسايي پارامترهاي موثر بر آن به طراحي كارآمدتر جايگذاري لوله در بستر دريا كمك كرد. روش هاي مختلفي مانند نظريه جريان پتانسيل و مدل‌هاي آشفتگي تك فاز و دو فاز براي شبيه سازي اين پديده پيشنهاد شده اند اما در اين مقاله شبيه سازي و بررسي پارامترهاي موثر بر اين پديده به روش تركيبي ديناميك سيالات محاسباتي و المان مجزا انجام مي گيرد تا بتوان اين پديده را نزديك تر به واقعيت طبيعت آن مدل سازي كرد. نوآوري اين روش اين است كه مي توان اطلاعات و رفتار تك تك ذرات ماسه را از قبيل سرعت، گراديان فشار و پروفيل بستر را مطالعه كرد. براي اين مدل سازي در بخش CFD از نرم افزار OpenFOAM و براي بخش DEM از نرم افزار LIGGGHTS و براي تركيب اين دو بخش از نرم افزار CFDEM استفاده شده است. بزرگي سرعت و حركات ذرات، بزرگي نيروي درگ و پروفيل بستر در سه مرحله ي شروع آبشستگي، فرسايش تونلي و فرسايش ويك دنباله در حالتي كه لوله با بستر فاصله اي ندارد، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج پژوهش نشان مي دهد زمان شروع آبشستگي به سرعت جريان و عدد شيلدز بستگي دارد و در مرحله ي شروع آبشستگي، عمق حفره زير مركز لوله با سرعت بيشتري افزايش مي يابد و با گذر زمان افزايش عمق حفره كاهش مي يابد. در حالت هايي كه لوله نسبت به بستر فاصله اوليه داشته باشد و يا به اندازه يك چهارم قطر لوله در ماسه فرو رفته باشد نيز پروفيل بستر آبشستگي بررسي و مقايسه شد كه نشان داد عمق حفره آبشستگي با افزايش نسبت كاهش مي يابد.