بررسي هيدروليك جريان و طول دهانه‌ي آزاد مجاز خطوط لوله دريايي تحت اثر امواج دريا

Investigation of Flow Hydraulic and Free Spanning Length of Marine Pipelines Subjected to Sea Waves

قرارگيري خطوط لوله دريايي بر روي بستر دريا در حالت غير مدفون موجب شكل‌گيري دهانه‌ي آزاد در ‏طول مسير خط لوله مي‌شود. در اثر ‏ايجاد دهانه‌ي آزاد، برهمكنش جريان‌هاي گردابه‌اي و نيروهاي ‏ديناميكي وارده ‏از طرف سيال با اين خطوط، احتمال پديده‌ي ‏تشديد و به‌دنبال آن خستگي و شكست لوله را افزايش مي‌دهد. در اين راستا، هدف از اين پژوهش پيش‌بيني طول دهانه‌ي آزاد مجاز خطوط لوله‌اي است كه در خليج فارس در معرض امواج (جريان‌هاي رفت و برگشتي) قرار دارند. اثر امواج بر ميدان جريان پيرامون لوله با دو ديدگاه سازه‌اي و هيدروليكي مورد بررسي قرار مي‌گيرد و با تغيير بعضي از پارامترهاي موثر در ميدان جريان اطراف لوله مانند عدد كولگان كارپنتر و فاصله لوله از بستر به بررسي و تفسير نتايج حاصله از ميدان جريان و ارتعاش لوله در جهت عمود بر راستاي جريان پرداخته مي شود و در نهايت در شرايط مختلف هيدروليكي و تكيه‌گاهي طول دهانه‌ي آزاد مجاز خطوط لوله براي جلوگيري از پديده‌ي تشديد تعيين و با نتايج آيين‌نامه‌هاي مختلف مورد مقايسه قرار داده مي‌شود. نتايج حاصله نشانگر اين مطلب است كه در اجراي خطوط لوله دريايي در منطقه‌ي خليج فارس علاوه بر اثر جريان در پيش‌بيني طول دهانه‌ي آزاد مجاز، بايد اثر امواج را نيز در نظر گرفت.

Placement of marine pipelines on the seabed in unburied form causes the formation of free spans along the pipelines. By forming the free span, the interaction between vortex shedding and applied fluid hydrodynamic force to the pipelines increase the possibility of resonance, fatigue and fracture of pipes. So predicting free span length of pipelines that lie in Persian Gulf which are exposed to sea waves (oscilating flows) is our purpose in this research. In this study, the effect of waves on pipeline around flow field will be investigated structurally and hydraulicaly.Flow field and pipe vibration in cross flow direction will be examined by changing some effective parameters like Keulegan - Carpenter number and distance of pipeline from seabed. Finally,for prevention of resonanse, allowable free span length will be determined for different hydraulic and support situations and will be compared to various codes results. The results show that for predicting pipelines allowable free span length in the Persian Gulf area, wave effects as well as current effects should be considered.