فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 3 (زمستان 1384)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 3 (زمستان 1384)

  • 102 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1384/11/18
  • تعداد عناوین: 9
|
  • عباس صدرالدینی، مهدی شفیعی فر صفحه 1
    سکوهای تک پایه سازه های نسبتا لاغری می باشند که نسبت به بارگذاری موج حساس هستند، زیرا که پریود طبیعی این سکوها در حدود پریود امواج دریا می باشد. از اینرو تحلیل دینامیکی و مدلسازی صحیح موج در مورد این سکوها که دارای صلبیت کمی می باشند از اهمیت خاصی برخوردار است. مدلسازی امواج به دو روش متعین و تصادفی انجام می شود. در روش متعین از یک ارتفاع مشخصه موج که نماینده حالت دریا است، استفاده می شود. روش تصادفی به دو شکل طیفی و تاریخچه زمانی انجام می پذیرد. در این تحقیق روش های مختلف مدلسازی موج در مورد سکوهای تک پایه و اعتبار هر یک از آنها در شرایط خلیج فارس مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. از تحلیلهای انجام شده در محدوده مدلهای مورد مطالعه می توان نتیجه گرفت که تحلیل با روش تصادفی و تاریخچه زمانی دارای واقعی ترین پاسخها می باشد، روش طیفی در صورتیکه در بارگذاری نیروی اینرسی غالب و پریود طبیعی سکو از پریود موج اعمالی دور باشد، دارای دقت قابل قبولی است. روش متعین در صورتی که سکو دارای صلبیت زیاد باشد، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: سکوهای تک پایه، بارهای هیدرودینامیکی، فرآیند تصادفی، تحلیل طیفی، تحلیلی تصادفی تاریخچه زمانی، اندرکنش موج و ساز هله موریسون
  • روح الله هادی پور گودرزی، احمد رهبر رنجی صفحه 17
    در این مقاله، یک مدل محاسباتی جدید با شرایط و مشخصات مناسب برای تخمین تنش های حداکثر در محل برخورد تقویت کننده های طولی با فریم عرضی تحت اثر بارهای جانبی یک جداره ارایه شده است. بدلیل اهمیت این نقاط از نقطه نظر خستگی و نیز وابستگی تحلیل های خستگی به مقادیر تنش های حداکثر در نقاط بحرانی، انجام تحلیل های کامل المان محدود با توجه به تنوع طرح ها و موقعیت مکانی آنها، کاری وقت گیر و پرهزینه می باشد. این موضوع مخصوصا در مراحل اولیه طراحی که هنوز مشخصات دقیق اعضای سازه ای تعیین نشده و نیاز به تحلیل خستگی وجود دارد، حایز اهمیت می باشد. در مدل محاسباتی پیشنهاد شده می توان حداکثر ضرایب تمرکز تنش در جزییات سازه ای محل برخورد تقویت کننده طولی و فریم عرضی را تنها با یک تحلیل ساده المان محدود تخمین زد. به منظور ارزیابی، نتایج حاصل از این مدل با تنش های موضعی حاصل از تحلیل کامل جداره قسمت میانی یک نفتکش تک جداره به کمک نرم افزار ANSYS، مقایسه شده و نتایج نشان می دهد که مقادیر ضریب تمرکز تنش با روش ساده به مقدار 10 الی %15 بیشتر برآورد شده اند که این میزان خطا می تواند با اختیار ضریب اطمینان مناسب در طراحی اولیه لحاظ شود.
    کلیدواژگان: تحلیل المان محدود، تنش های موضعی، استحکام خستگی، ضریب تمرکز تنش
  • مهدی بهزاد، حمید سلماسی، سیامک کاظم زاده حنایی، محمدسعید سیف صفحه 29
    این مقاله به بررسی مدل های مختلف کوپل شدگی سیال - جسم بر رفتار ارتعاشی جسم می پردازد. با ارایه یک مدل ریاضی و با استفاده از معادلات پایه ارتعاشات، تحلیل دینامیکی برای یک سیستم یک درجه آزادی صورت گرفته است. برخی از پارامترهای مدل با توجه به نتایج آزمایشگاهی تعیین گردیده اند. برای بررسی تاثیر متقابل جسم - جریان سیستم معادلات کوپل شده شامل معادله ارتعاشی جسم و معادله واندرپل جهت تعیین ضریب برا، در نظر گرفته شده است. معادلات ارایه شده بصورت معادلات دیفرانسیل غیر خطی درجه دوم می باشند که به صورت همزمان حل می گردند. با حل عددی معادلات، نتایج برای سه مدل مختلف کوپل شدگی به دست آمده است؛ مدل کوپل شدگی جابجایی که در آن نیروی وارد بر جسم تابعی از جابجایی است، مدل کوپل شدگی سرعت و مدل کوپل شدگی شتاب. نتایج حاصله شامل پاسخ زمانی، مقدار ضریب برا و دامنه ارتعاشات در حالت پایدار می باشد. با عبور از ناحیه قفل شدگی زاویه فاز بین حرکت جسم و ضریب برا به مقدار قابل ملاحظه ای تغییر می کند که با نتایج آزمایشگاهی تطابق دارد. همچنین دامنه ارتعاشات در حالت پایداری برای سه مدل کوپل شدگی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و صحت آنها بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، قفل شدگی، رایزر، گردابه، جریان
  • مهدی شفیعی فر، حسین منتصری صفحه 45
    در تحقیق حاضر ضمن به کارگیری امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی و اتصال این سیستم به یک مدل پیشرفته نسل سوم پیش بینی موج که قابلیت اجرا در حالت های نسل اول و دوم را نیز دارا است، تاثیر گام زمانی محاسباتی در مدل های مختلف در شرایط یک میدان باد متغیر زمانی در دریاچه ارومیه بررسی شده است. با استفاده از امکانات مهیا شده در سیستم اطلاعات جغرافیایی در محیط ArcView کار ورود و خروج و کلیه عملیات پیش پردازش و پس پردازش مدل پیش بینی امواج صورت می گیرد. نتایج تحقیق نشان می دهد که مدل موج نسل سوم به خاطر در نظر گرفتن اندرکنش های غیر خطی امواج و روشی که در حل انتگرال مربوطه در نظر می گیرد، نسبت به گام های زمانی محاسباتی بزرگ بسیار حساس تر از مدل های نسل اول و نسل دوم است. از طرف دیگر نتایج این مدل در گامهای زمانی نسبتا کوچک تر 10) دقیقه و کمتر(نسبت به تغییر گام زمانی در شرایط دریاچه ارومیه کمتر از دو مدل دیگر حساس می باشد به گونه ای که با کاهش گام زمانی تغییری در ارتفاع امواج حاصل نمی شود.
    کلیدواژگان: مدلهای پیش بینی امواج، گام زمانی محاسباتی، سیستم اطلاعات جغرافیایی
  • منوچهر راد، احمد فخار صفحه 57
    تاثیر کاربرد پوشش هم جهت مرکب در ضریب پسای دیسک دوار با نصب پوشش به زیر دیسک در یک مخزن استوانه ای آب مطالعه و با ضریب پسای دیسک مرجع با هندسه کاملا یکسان و صلب با روش های تئوری و تجربی مقایسه می شود. پوشش مرکب از: (1) نصب پارچه مخملی روی دیسک فلزی، (2) ریختن ماده سیلیکونی روی مخمل (تشکیل شبکه) و (3) پوشاندن زیر لایه با یک لایه نازک پلیمری، شکل می گیرد. نتیجه آزمایش ها در حالت های معینی کاهش پسای بیست درصدی یا بیشتر را نسبت به دیسکهای مرجع نشان داده است. دو دلیل احتمالی تاثیر پوشش به صورت ذیل می باشد: 1- کاهش واقعی تبادل انرژی در لایه درهم با میرا کردن پخش شدید درهمی. 2- افزایش قابل توجه ناحیه آرام در مرکز دیسک (تاخیر گذر آرام به درهم). سختی لایه رویی بر عملکرد پوشش تاثیر قابل ملاحظه ای دارد. خواص مکانیکی شبکه سیلیکونی نیز تاثیر زیادی در تغییر ضریب پسای پوسته ای دیسک دارد.
    کلیدواژگان: پوشش هم جهت، دیسک دوار، تاخیر گذر، جریان درهم، اصطکاک پوسته ای
  • حمید زراعتگر، فرانک عابد حسین نژاد صفحه 71
    امواج دریا منجر به تحمیل مقاومت اضافی بر کشتی می گردند که این مقاومت علاوه بر مقاومت موج سازی است که در آب راکد به هنگام حرکت کشتی اتفاق می افتد. نیروی کل وارده بر کشتی در موج در صفحه موازی سطح آب را می توان به دو بخش مقاومت اضافی و نیروی دریفت تجزیه نمود.
    در این مطالعه بر اساس تئوری گریتسما و بویکلمن یک برنامه کامپیوتری نوشته شده است. این برنامه قادر است نیروی دریفت و مقاومت اضافی وارده بر کشتی را در سرعتهای مختلف کشتی، زاویه برخورد مختلف و در امواج منظم و یا نامنظم محاسبه نماید. پس از تهیه برنامه، برنامه با نتایج منتشر شده دیگر معتبر سازی شده است. در ضمن یک مطالعه پارامتری برای تعیین اثر متغیرهای مختلف بر مقدار نیروی دریفت و مقاومت اضافی با استفاده از این برنامه کامپیوتری نیز انجام شده است.
    کلیدواژگان: موج، مقاومت اضافی، نیروی دریفت، کشتی، تئوری نواری
  • وحید چگینی، پیمان آق تومان صفحه 73
    این مقاله نتایج آزمایشات مدل هیدرولیکی بر روی پایداری موج شکن های توده سنگی پوشش داده شده با لایه های آرمور متشکل از بلوک های آنتی فر را ارایه می دهد. در این آزمایشات که با استفاده از امواج نامنظم انجام شده است، تاثیر پارامترهای موج و شیب سازه بر روی پایداری این قطعات آرمور مصنوعی مورد بررسی قرار گرفته و فرمول های پایداری قطعات مزبور استخراج گردیده است.
    سرانجام مقایسه ای بین این فرمول ها و روابط پایداری که به وسیله فن درمیر (1988) در مورد قطعات مکعبی به دست آمده، صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: موج شکن های توده سنگین، پایداری، قطعات آنتی فر، مدلسازی فیزیکی
|
  • Abbas Sadrodini, Mehdi Shafiefar Page 1
    Monopile platforms are rather slim structures which are sensitive to wave loadings and the natural period of them are within the range of sea waves’ periods. Therefore, suitable dynamic analysis and wave modeling for these platforms is necessary. There are two methods for analyzing such flexible structures under wave loading, i.e., deterministic and random methods. In deterministic method, a regular wave representing the sea state is used while random analysis considers irregular wave including spectral and time history analysis. A comprehensive research has been carried out by applying the above mentioned methods for several monopile platforms to evaluate the validity of these methods. Results show that time history random method has the most reliable responses because of accurate modeling of waves and considering nonlinearities in the analysis. However, spectral method accuracy is acceptable if inertia term of wave loading is dominated and natural period of platform is far from wave period. Deterministic method can be used when platform has high rigidity.
  • Roohollah Hadipoor Goodarzi, Ahmad Rahbar Ranji Page 17
    In this paper, a new computational model with appropriate specifications is presented for finite element analysis of local stresses at the intersections of longitudinal stiffeners with transverse frames under lateral loads in ship’s side structures. Because of the importance of such locations for fatigue analyses and also the dependence of these analyses on the maximum stress values at critical locations, performing the complete finite element analyses is to be a time consuming and expensive work for different details and locations. This is a special concern in the early stages of the design that the exact dimensions and scantlings of structural members have not been determined yet. In the proposed computational model, maximum stress concentration factors at structural details of intersections can be predicted by a simple finite element analysis. The results of this model is compared to that of the complete finite element analysis of a mid-side of a single side tanker, which have been done using ANSYS code, and it shows that the values of maximum stress concentration factors from simple model is about 10% to 15% greater than the complete analysis. This difference seems to be adopted as a proper safety factor in the early stages of design.
  • Mehdi Behzad, Hamid Salmasi, Siamak Kazemzade Hanani, Mohammad Saied Seif Page 29
    In this paper, several models of structure-fluid coupling are employed to investigate on the vibration behavior of the structure. Using basic equations of vibration and employing a mathematical model, a single degree of freedom system is analyzed. Some parameters of the mathematical model are obtained from test. To examine structure-flow interaction, coupled system of nonlinear second-order differential equations, including vibration equation of structure and van der Pol's equation, are solved synchronously. Lift coefficient is obtained by solving the coupled equations. Numerical solution is accomplished for three coupling models: displacement coupling, velocity coupling and acceleration coupling in each of which force is function of displacement, velocity and acceleration respectively. Time response, lift coefficient and vibration amplitude in steady state are obtained and plotted. Phase angle between the structure motion and lift coefficient change considerably when passing the locking zone which is well coincident with experimental results. Steady state vibration amplitudes for mentioned models are verified by comparing with experimental results.
  • Mehdi Shafiefar, Hossein Montaseri Page 45
    Development of advanced spectral wind wave models has been the subject of comprehensive researches which has led to reliable wave predictions for assessing the impact of waves on the natural environment, coastal protection, offshore structures and harbor over the past two decades. On the other hand, the Geographical Information Systems (GIS) are developed for working with geographical data which as standard tools are able to manage and represent such data. In the present work, linking the third-generation wind wave model of SWAN and GIS has been implemented to ease data management and representation of inputs and outputs of the model that are geo-reference data. Then the effect of computational time step has been investigated using available data for Urmia Lake situated in the Northwest of Iran. As SWAN has the ability to perform the options of 1st, 2nd and 3rd generation modeling, these options have been used to evaluate results obtained by applying these models. Results indicate that the 3rd generation wave model is more sensitive to higher computational time steps than other modes of wave generation models. However, the convergence behavior of the third-generation model is much faster than that of other models.
  • Manoochehr Rad, Ahmad Fakhar Page 57
    The drag coefficients on discs rotating in a cylindrical tank has studied in relation to the nature of a composite coating attached to the underside of the disc, and direct comparisons were made with refrence discs of identical geometry which were completely rigid. The composite coating was formed by: (1) bondig of velvet fabric to the metal disc with velour face outward, (2) casting a premixed silicone composition over the velvet fabric, (3) covering the silicone layer with a thin, stiff polymer film.As a result of the tests in certain cases drag coefficient was reduced by 20% or more as compared to refrence rigid discs. Two conclusions are possible: (1)True reduction of energy exchange in the turbulent boundary layer was achived, perhaps by damping of the turbulent bursting process (2) A significant increase in the laminar region at the center of disc was obtainded (transition of laminar to turbulent delayed). The stiffiness of the top film influenced the performance of the coating. The change of drag coefficient of discs to be strongly influenced by the dynamic mechanical properties of the silicone elastomer network.
  • Hamid Zeraatgar, Faranak Abed Hossein Nezhad Page 71
    The sea wave causes excess resistance which is out of scope of calm water resistance. The total wave force in horizontal plane is divided into “Added Resistance” and “Drift Force”. In this study, based on Gerritsma and Beuckelman[3] hypothesis a computer program has been developed for calculation of added resistance and drift force at various ship speeds and various heading angles in oblique seas. This program calculates wave force both in regular and irregular waves. After validation of the program, effects of different parameters on wave force imposed on vessel have been studied.
  • Vahid Chegini, Peyman Aghtouman Page 73
    This paper presents the results of hydraulic model tests on the stability of rubble mound breakwaters with armour layers of antifer cubes. The tests were performed using irregular waves. The effect of wave parameters and the structure slope on the stability of these artificial armour units has been investigated and the stability formulae have been derived. Finally a comparison between these formulae and the stability relationships derived by van der Meer (1988) for cubes has been made.