فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 2 (زمستان 1383)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 2 (زمستان 1383)

  • 96 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1384/01/30
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سیدمجید حسینی امین، مهرداد تقی زاده منظری صفحه 1
    نیروهای ناشی از Sloshing به دلیل توانایی تخریب سازه های مخازن نگهدارنده خود، از اهمیت بسیار زیادی به ویژه در نزد طراحان کشتی برخوردار می باشند. این موضوع در طراحی مخازن حمل مایعات مانند تانکهای LNG، LPG و نفت خام از حساسیت ویژه ای برخوردار است. در اینجا از یک روش لاگرانژی بدون شبکه به نام Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH) برای مدلسازی Sloshing استفاده شده است. روش ارائه شده از معادله بقاء جرم و نویر-استوکس به عنوان معادلات پایه ای استفاده می کند. SPH برای حل معادلات برروی ذرات از دو مرحله پیش بینی اولیه و اصلاح ثانویه استفاده می کند. در مرحله پیش بینی اولیه سرعت موقتی ذرات براساس مجموعه نیروهای وارده و بدون در نظر گرفتن شرط تراکم ناپذیری بدست آمده و ذرات براساس این سرعت موقتی به حرکت واداشته می شوند. معمولا در طی مرحله اول چگالی ذرات ثابت نمی ماند، درنتیجه به مرحله ثانویه ای نیاز است که چگالی ذرات را به مقدار ثابت اولیه بازگرداند. در مرحله دوم معادله بقای جرم به گونه ای تعریف می شود که بتوان به کمک آن مقدار انحراف از چگالی ثابت اولیه را محاسبه نمود. سپس به کمک معادله پوآسون فشار، تغییر چگالی ذرات با یک میدان فشاری به گونه ای مرتبط می شود که در صورت افزایش چگالی، فشار مثبت ایجاد شده ذرات را از یکدیگر دور نماید، و در صورت کاهش چگالی موضعی ذرات، با ایجاد یک نیروی فشاری منفی ذرات بطرف یکدیگر حرکت کنند. در مقاله حاضر از روش SPH برای شبیه سازی Sloshing در یک مخزن نیمه پر مایع با شکل اولیه سینوسی و دامنه کوچک استفاده شده است.
    کلیدواژگان: روش Sloshing، SPH، جریان تراکم ناپذیر
  • مهدی شفیعی فر، محمد نوید مقیم صفحه 13
    برآورد نیروی امواج و جریانهای دریایی بر سازه های لاغر با توجه به کاربرد آنها در طراحی سازه های دریایی اعم از سازه های ساحلی یا فراساحلی به لحاظ اینکه اکثرا به عنوان بارگذاری غالب محسوب می شوند، دارای اهمیت بسیار زیادی بوده و بدین منظور روش های تحلیلی و تجربی زیادی از جمله فرمول موریسون در این مورد پیشنهاد شده است، نظر به اینکه هر کدام از این روش ها نقطه ضعفهایی دارند، در این مقاله جهت برآورد نیروی امواج و جریانهای دریایی بر سازه های لاغر از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است.شبکه عصبی استفاده شده در این تحقیق از نوع شبکه یادگیری با نظارت می باشد که برای تربیت و آزمایش آن از داده های آزمایشگاهی استفاده شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از شبکه عصبی و فرمول موریسون به روشنی نشان داده است که شبکه عصبی با دقت بیشتر و بهتری نیروی امواج و جریانهای دریایی را بر سازه های لاغر پیش بینی کرده و از سرعت عمل بالاتری نسبت به سایر روش ها برخوردار است.
    کلیدواژگان: سازه دریایی، سازه لاغر، نیروی موج، جریان، فرمول موریسون، شبکه عصبی مصنوعی، آموزش با نظارت
  • محمدرضا خدمتی صفحه 25
    برآورد نیروی امواج و جریانهای دریایی بر سازه های لاغر با توجه به کاربرد آنها در طراحی سازه های دریایی اعم از سازه های ساحلی یا فراساحلی به لحاظ اینکه اکثرا به عنوان بارگذاری غالب محسوب می شوند، دارای اهمیت بسیار زیادی بوده و بدین منظور روش های تحلیلی و تجربی زیادی از جمله فرمول موریسون در این مورد پیشنهاد شده است، نظر به اینکه هر کدام از این روش ها نقطه ضعفهایی دارند، در این مقاله جهت برآورد نیروی امواج و جریانهای دریایی بر سازه های لاغر از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است.شبکه عصبی استفاده شده در این تحقیق از نوع شبکه یادگیری با نظارت می باشد که برای تربیت و آزمایش آن از داده های آزمایشگاهی استفاده شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از شبکه عصبی و فرمول موریسون به روشنی نشان داده است که شبکه عصبی با دقت بیشتر و بهتری نیروی امواج و جریانهای دریایی را بر سازه های لاغر پیش بینی کرده و از سرعت عمل بالاتری نسبت به سایر روش ها برخوردار است.
    کلیدواژگان: ورق ممتد، رفتار کمانشی، استحکام نهایی
  • Gunther Migeotte، Nikolai Kornev، Karl Gunter Hoppe، Anna Nesterova صفحه 35
    با آزمایشات گسترده روی کاتامارانهای مجهز به هیدرفویل عوامل اصلی هیدرودینامیک تاثیر گذار بر عملکرد اینگونه شناورها را مشخص نموده است. اصول طراحی شناورهای موجود براساس این دستاوردها مورد بحث قرار گرفته و بستر لازم برای توسعه روش شبکه گردابه های غیرخطی در این تحقیق فراهم آمده است.صحت روش فوق با مقایسه انجام گرفته با نتایج آزمایشگاهی درخصوص بهینه سازی یک کاتاماران مجهز به هیدرفویل 40 متری انجام شده است. بررسی فوق نشان می دهد که این روش می تواند با دقت خوبی در مسائل مرتبط با بهینه سازی هیدروفویل و بدنه و اثرات متقابل آنها بکار گرفته شود. همچنین نتایج بهینه سازی بیانگر این موضوع است که فاصله هیدروفویل ها می تواند بصورت قابل توجهی در بهبود نسبت نیروی برآ به پسای شناور موثر باشد.
    کلیدواژگان: کاتاماران، هیدوفویل
  • علی اصغر گلشنی، علی نخعی، سهیلا تائبی، وحید چگینی، مجید جندقی علایی صفحه 37
    تاثیر امواج بر فعالیتهای مرتبط با محیط دریا از قبیل ساخت و نگهداری سازه های ساحلی و فراساحلی، کشتیرانی و حمل و نقل دریایی، حفاظت از سواحل و حفظ محیط زیست موجب شده است تا راه حل های کوناکونی برای تعیین مشخصه های موج توسط محققین ارائه شود. اندازه گیری میدانی، بررسی تحلیلی، روش های تجربی و نیمه تجربی، مدلسازی های فیزیکی و شبیه سازی های عددی از جمله روش هایی هستند که بنابر مقتضیات طرح (اهمیت، دقتموردنظر، امکانات و زمان) مورد استفاده قرار می گیرند. بااین وجود، به دلیل ماهیت پیچیده و تصادفی امواج، رویکرد به بررسی های جامع و درازمدت اقلیم موج همراه با لحاظ مساله عدم قطعیت این پدیده ضروری است. در این راستا، پیش یابی موج (Wave hindcast) با استفاده از مدل های عددی، یکی از جدیدترین تلاش ها در زمینه شناخت صحیح اقلیم موج به شمار می رود. در این مقاله امواج ناشی از باد در کل دریایی خزر در بازه زمانی ژانویه 1992 تا آگوست 2003 شبیه سازی شده اند. به این منظور، داده های باد مدل هواشناسی جهانی ECMWF در فواصل زمانی 6 ساعته و روی شبکه ای با ابعاد 56/. درجه اخذ و با مقایسه با اندازه گیری های مستقیم مانند برداشت های ماهواره ای اصلاح شده است. سپس با استفاده از مدول SW نرم افزار Mike 21 که یک مدل ریاضی نسل سوم تبدیل باد به موج است، موج ناشی از میدان باد گسترده روی سطح دریا محاسبه شده است. کالیبراسیون و درست سنجی نتایج مد پس از اجرا به کمک داده های موج و باد کنترل کیفیت شده سینوپتیک، بویه ای و ماهواره ای انجام شده است. پس از اجرای مدل، به کمک نرم افزار آماری EVA، بهترین تابع قابل برازش به داده ای حدی تعیین شده و به کمک آن مشخصات آماری امواج دریایی خزر با دوره های بازگشت مختلف محاسبه شده است. کلیه نتایج خام و پردازش شده مدل در یک پایگاه اطلاعاتی ذخیره شده و از طریق یک بسته نرم افزاری، قابل دسترسی و به روز رسانی می باشد.
    کلیدواژگان: مدلسازی امواج، پیش یابی امواج، دریای خزر
  • وحید چگینی صفحه 39
    Liu و همکاران (1987) یک راه حل نظری برای حل مسئله پراکنش امواج در یک محیط تراوا که در آن انرژی موج تلف می شود، ارائه کردند. با استفاده از مفهوم اتلاف حجمی انرژی موج تابشی، این روش برای محاسبه ضرایب بازتاب و عبور امواج از یک فیلتر موج که از تعدادی صفحه مشبک قائم تشکیل گردیده، تعمیم داده شده است. سپس، نتایج حاصل از این مدل نظری با بکارگیری نتایج آزمایشگاهی انجام شده با امواج منظم مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: فیلتر موج، صفحات مشبک، اتلاف موج، بازتاب موج، عبور موج
  • سید حمید سادات حسینی، سید میثم موسوی راد، محمد سعید سیف صفحه 41
    امواج سطح آزاد ناشی از حرکت شناور به عنوان یکی از مولفه های اصلی نیروی درگ شناور شناخته می شوند.این مولفه از نیروی درگ را مقاومت موجسازی شناور نامند.روش المان مرزی یکی از روش های عددی است که بصورت پتانسیل جریان را بررسی می کند. از جمله کاربردهای این روش می توان به محاسبه مقاومت شناورها اشاره کرد که در این حالت با حل جریان غیر لزج، ضریب مقاومت موجسازی شناور و الگوی موج ایجاد شده نتیجه می شود.
    در مواردی که شرط سطح آزاد بصورت خطی فرض شود، می توان از مدل ساده شده روش المان مرزی که تابع گرین نام دارد استفاده کرد.با استفاده از تابع گرین تنها سطح خیس شده شناور شبکه بندی می شود.
    هدف از این مقاله توسعه کدی به منظور محاسبه مقاومت موجسازی شناور میباشد که به علت خطی فرض شدن شرط سطح آزاد، از تابع گرین استفاده شده است.به منظور بررسی صحت کد نوشته شده، نتایج بدست آمده با نتایج شناور Wigley مورد مقایسه قرار گرفته است. بعلاوه با تغییر عدد فرود، مواردی همچون الگوی موج، ضریب مقاومت موجسازی، توزیع فشار و سرعت بر روی بدنه و سطح آزاد مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین نتایج بدست آمده با نتایج روش های غیر خطی و روش های تئوری مقایسه شده است. نتایج ارائه شده می توانند در طراحی فرم بدنه شناور موثر واقع شوند
    کلیدواژگان: سطح آزاد، مقاومت موجسازی شناور، روش المان مرزی (BEM)، روش تابع گرین (GFM)
  • Aliasghar Golshani، Ali Nakhaee، Soheila Taebi، Vahid Chegini، Majid Jandaghi Alaee صفحه 19
|
  • Seyed Majid Hoseini Amin, Mehrdad Taghizade Manzari Page 1
    The motion of fluids within partially filled containers has been the subject of much study by scientists and engineers due, in large part, to its importance in many practical applications. For example, civil engineers and seismologists have actively studied the effects of earthquake-induced fluid motions on oil tanks and water towers. In recent years, aerospace engineers have been concerned with the effect of fluid sloshing within propellant tanks on the stability of aircraft, rockets, and satellites. All of these applications seek container designs which minimize the amplitude of fluid forces over a gain range of operating conditions. In this paper, an incompressible smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is developed to numerically simulate viscous free surface flows in partially filled containers. The mass conservation and Navier-Stokes equations are solved as basic equations. The method uses a prediction–correction fractional step technique. In the prediction step, the temporal velocity field is integrated in time without enforcing incompressibility and in the correction step the resulting deviation of particle density is implicitly projected onto a divergence-free space to satisfy incompressibility through a pressure Poisson equation derived fr an approximate pressure projection. The proposed SPH method is used to simulate the sloshing of a omliquid wave with low amplitude under the influence of gravity. Initial shape of free surface is defined by one half of a cosine wave with low amplitude. The results of simulation are in good agreement with experimental and other modeling data.
  • Mehdi Shafiefar, Mohammad Navid Moghim Page 13
    One of the most important issues in designing coastal and offshore structures is the prediction of wave and current forces on slender cylinders. Such forces are often considered as dominate loadings. Many analytical and empirical methods such as Morison equation have been suggested for estimation of waves and current forces. Such methods, however, have shown inaccuracies in predicting hydrodynamic forces. On the other hand, Artificial Neural Networks (ANNs) have received a great deal of attention in recent years and are being touted as one of the greatest computational tools ever developed. In fact, ANNs are nonlinear systems consisting of a large number of highly interconnected processing units, nodes or artificial neurons, which have the ability of learning. In this research, ANNs have been used to estimate wave and current forces on slender cylinders. Data of 308 experimental specimens have been used for training and testing the networks. Considering the aim of this research for the application of ANNs, these data were consisted of recorded force values in different time series. The supervised learning neural networks models have been used in this research. The results indicate the success of the application of neural networks approach which can efficiently predict waves and current forces on slender cylinders after carrying out appropriate training. Furthermore, the results are within acceptable accuracy in comparison with experimental results and the results obtained from Morison equation.
  • Mohammad Reza Khedmati Page 25
    To investigate buckling/ultimate strength of ship bottom plates, a series of elastoplastic large deflection analyses is performed applying finite element method. To achieve this purpose, symmetrical conditions are imposed on the plate boundaries. Also a series of elastic large deflection analyses is done in order to assess buckling behaviour and strength of continuous plates under combined lateral pressure and inplane compression.
  • Nikolai Kornev, Karl GÜnter Hoppe, Anna Nesterova, GÜnther Migeotte Page 35
    Extensive experimental investigations of hydrofoil-assisted catamarans have identified the main hydrodynamic parameters affecting the performance of these vessels. Design principles of existing vessels are discussed in the light of these hydrodynamic findings. The experience gained from experimental testing has provided the basis for the development of a non-linear vortex lattice method for design purposes. The method is validated by comparison with experimental results and applied to the problem of optimizing a 40-knot, 40m hydrofoil-assisted catamaran with a hydrofoil system developed for modern high-speed catamarans. It is shown that the method can be successfully applied to optimization problems of these vessels as it successfully captures the complex hull-foil interactions. Results of the numerical investigation performed, indicate that optimizing the mutual distance between the hydrofoils can significantly improve the lift to drag ratio of such a vessel.
  • Vahid Chegini Page 39
    Liu et al. (1987) proposed a theoretical solution for scattering of waves through a permeable dissipation region. On the basis of bulk dissipation of the incident wave energy, this method is extended to evaluate the reflection and transmission coefficients of waves through a wave filter composed of rows of perforated sheets aligned normally to the direction of wave propagation. The results of the theoretical model are verified by laboratory tests with regular waves.
  • S.H. Sadathosseini, S.M. Mousaviraad Seif Page 41
    Nowadays, various numerical methods are developed to extend computational fluid dynamics in engineering applications. One of the most useful methods in free surface modeling is Boundary Element Method (BEM). BEM is used to model inviscid fluid flow such as flow around ships. BEM solutions employ surface mesh at all of the boundaries. In order to model the linear free surface, BEM can be modified to a simple form called Green Function Method (GFM). In this paper a developed code is applied GFM to several problems including flows around ships and the results are presented. To verify the accuracy and application of the code, it is applied to flows around an analytically body which is Wigley hull and results are in good agreement with available data. The wave-making properties are also investigated. Variations of the wave pattern versus the speed are studied, and a quantitative investigation of the forces is performed. In addition, the effects of linear solution are studied. Presented results and computer code can be used to optimize the hull forms for decreasing wave making resistance.
  • G. Migeotte, N. V. Kornev, K. G. Hoppe, A. V. Nesterova Page 1
  • Majid Jandaghi Alaee, Aliasghar Golshani, Ali Nakhaee, Soheila Taebi, Vahid Chegini Page 19

    The significant effect of waves on coastal and marine activities urges the precise identification of wave characteristics using field measurements, theoretical studies, physical modeling or numerical simulations. In order to study thoroughly the wave climate in the Caspian Sea, a wave modeling and hindcast project was performed by Iranian National Center for Oceanography. In this study, one of the latest versions of numerical wave models (3rd generation) was employed for long-term simulation of waves in the Caspian Sea using wind data. The wind field was obtained from ECMWF global operational model after a few local modifications were made. For calibrating the model, in-situ measurements and available satellite data were used. Extreme value analysis was the next stage in which for different return periods the wave characteristics were calculated. Finally, a user-friendly software was developed with the aim of presenting the results of the project.

  • S. H. Sadathosseini, S.M. Mousaviraad, M. S. Seif Page 37