فهرست مطالب
نشریه مهندسی دریا
پیاپی 19 (بهار و تابستان 1393)
- تاریخ انتشار: 1393/06/18
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-11مطالعه دقیق رفتار دینامیکی اسکله ها، بدلیل کمبود اطلاعات درباره جزءسیستم های تشکیل دهنده آنها، بسیار پیچیده است. در مدلسازی سیستم های دینامیکی پیچیده نظیر چنین سازه هایی، بدلیل وجود عوامل عدم قطعیت که تعیین دقیق آنها امکانپذیر نیست، نمی توان از روش های المان محدود مرسوم استفاده نمود. در این مقاله ضمن مطالعه مدل فیزیکی یک سازه اسکله، وجود عدم قطعیت در خصوصیات دینامیکی آن، با استفاده از الحاق تعدادی نوسانگر جرم– فنر به عرشه اسکله بصورت تصادفی شبیه سازی شده و برای مطالعه عددی رفتار آن از روش المان محدود اتفاقی استفاده گردیده است. در این راستا از مفهوم توزیع های متغیر ماتریس تصادفی برای مدل نمودن خصوصیات دینامیکی سیستم استفاده شده و نهایتا با مقایسه تابع پاسخ فرکانسی حاصل از آزمایش های تجربی و مدلسازی عددی المان محدود اتفاقی، مشاهده گردیده است که تابع چگالی احتمال ماتریس ویشارت به طور قابل قبولی پارامترهای عدم قطعیت مورد نظر در پاسخ دینامیکی سیستم را ارزیابی و ردگیری می کند.
کلیدواژگان: اسکله، عدم قطعیت، المان محدود اتفاقی، تابع پاسخ فرکانسی، ماتریس ویشارت -
صفحات 13-20در دهه های اخیر، تغییر اقلیم سبب بروز تغییرات محسوسی در دمای سطحی کره زمین، بارش، تراز آب دریاها، سرعت بادها، ارتفاع امواج، خطوط ساحلی و سایر پدیده ها شده است. در مطالعه این عوامل، تخمین میزان تاثیرگذاری اثرات اقلیمی بر آن در طولانی مدت از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه، اثر تغییر اقلیم بر سرعت متوسط باد در نزدیکی چابهار در دریای عمان سنجیده شده است. برای این منظور، سرعت باد برای سه سناریوی شرایط اقلیمی در آینده از مدل اقلیمی جهانی CGCM3.1 استخراج شد. سناریوهای مذکور حالات حدی (A2 و B1) و حد وسط (A1B) تغییرات اقلیمی را شامل میشوند. نتایج نشان داد که در نزدیکی منطقه چابهار، تغییرات چندانی در سرعت متوسط باد وجود نخواهد داشت. به علاوه، تغییرات سرعت باد فصلی در آینده نشان داد که سرعت باد متوسط در فصول بهار و تابستان افزایش و در فصول پاییز و زمستان کاهش بسیار جزئی خواهد داشت.
کلیدواژگان: تغییر اقلیم، سرعت باد، دریای عمان، چابهار، مدل CGCM3، 1 -
صفحات 21-31زمانی که پاسخ سازه توده سنگی در برابر برخورد موج مورد مطالعه قرار می گیرد، دارا بودن اطلاعات در زمینه نوسانات سطح آب جلوی سازه، تغییرات فشار منفذی داخل سازه متخلخل و درنتیجه چگونگی میرا شدن موج داخل سازه مهم خواهند بود. فشار آب منفذی بعنوان یک پارامتر مفید بر روی بسیاری از پارامترهای پاسخی سازه متخلخل از جمله بالاروی موج، سرریزی موج، انعکاس موج، انتقال موج از درون سازه و همچنین پایداری هیدرولیکی و ژئوتکنیکی سازه اثر می گذارد. بدین منظور در تحقیق حاضر یک مدل عددی جهت بررسی نوسانات سطح آب جلوی سازه و تغییرات فشار در داخل موج شکن های توده سنگی سنتی توسط نرم افزار FLOW-3D توسعه داده شد. به منظور مدلسازی آشفتگی، مدل دو معادله ای و جهت شبیه سازی سطح آزاد روش VOF به کار گرفته شدند. مقایسه نتایج مدل عددی و مدل آزمایشگاهی حاکی از عملکرد مناسب مدل عددی توسعه داده شده هم برای نوسانات سطح آب جلوی سازه و هم برای تغییرات فشار در موج شکن های توده سنگی سنتی است.
کلیدواژگان: موج شکن توده سنگی، مدل عددی، نوسانات سطح آب، تغییرات فشار -
صفحات 33-46در این مقاله از سیستمی چند جسمی در محیط نرم افزار ADAMS برای مدل سازی رفتار غیرخطی توربین بادی با کرجی شناور تحت باد و موج تصادفی استفاده شده است. برای بارگذاری ناشی از باد، داده های باد متلاطم توسط نرم افزار TurbSim استخراج و از ماژول AeroDyn برای محاسبه نیروهای برا و پسای پره های توربین استفاده شده است. بارهای هیدرودینامیکی در حوزه زمان با استفاده از ماژول HydroDyn استخراج و محاسبه گردیده اند. مدل محاسباتی موجود در این ماژول شامل سختی هیدرواستاتیکی خطی، پسای لزجت غیرخطی ناشی از سینماتیک موج برخوردی، جرم افزوده و سهم استهلاک تشعشع موج خطی می باشد با برقراری اتصال این ماژول ها با محیط حل گر نرم افزار ADAMS شبیه سازی آیروهیدروالاستیک توربین بادی کرجی وار در حوزه زمان حاصل شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی حاضر با نتایج نرم افزار FAST مقایسه شده است. عمومیت تحلیل انجام یافته این اطمینان را می دهد که ابزار شبیه سازی برای تحلیل گونه های دیگر توربین بادی، سکوی نگهدارنده و اشکال سامانه مهار قابل بکارگیری است.
کلیدواژگان: توربین بادی شناور، دینامیک چند جسمی، سکوی کرجی وار، آیروهیدروالاستیک -
صفحات 47-58در این تحقیق با استفاده از روش مدل سازی فیزیکی، به ارزیابی عملکرد هیدرودینامیکی موج شکن های شناور پله ای و همچنین مقایسه عملکرد آنها با موج شکن شناور π شکل با عرض و عمق آبخور مشابه پرداخته شده است. به این منظور تعداد 180 آزمایش بر روی مدل های مختلف موج شکن شناور پله ای با تعداد دو و سه پله و همچنین موج شکن شناور π شکل انجام شده و عملکرد آنها با معرفی پارامتر (مشخصه ای از امواج برخوردی که در آن ضریب انتقال موج-شکن کمتر از 5/0 می گردد) با هم مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که کاربرد موج شکن شناور پله ای به جای موج شکن شناور π شکل، علاوه بر کاهش مقدار مصالح مورد نیاز برای ساخت موج شکن، تاثیر قابل ملاحظه ای بر عملکرد هیدرودینامیکی آن می گذارد. همچنین با افزایش گام پله ها عملکرد موج شکن های شناور پله ای بهبود می یابد. مقایسه عملکرد هیدرودینامیکی موج شکن های شناور دو پله ای و سه پله ای نشان می دهد که عملکرد این دو نوع موج شکن به آبخور نسبی موج شکن بستگی دارد اما با افزایش گام پله ها مقدار تفاوت عملکرد آنها کاهش می یابد.
کلیدواژگان: مدل سازی فیزیکی، موج شکن شناور، ضریب انتقال -
صفحات 59-66طی دهه های اخیر فرمول های تجربی مختلفی جهت برآورد آهنگ انتقال رسوب ساحلی توسط محققان زیادی ارائه شده است که هریک از روش ها تحت شرایط محدود نیم رخ بستر و برای محدوده مشخصی از دانه بندی رسوب کالیبره و استفاده شده اند. روابط تجربی موجود عمدتا براساس روش های برازشی بر روی داده های مشاهداتی و اندازه گیری شده ارائه شده، بنابراین می توان با استفاده از ابزارهای محاسباتی هوشمند و با کاربرد داده های موجود، مدل دقیقتری برای پیش بینی این پدیده ها ارائه نمود. روش های محاسباتی نرم، نظیر شبکه عصبی مصنوعی و سامانه استنتاج فازی- عصبی، روش های غیر خطی هستند که در مواردی که سایر روش ها قادر نیستند روش محاسباتی دقیق از مسئله ارائه دهند مورد استفاده قرار می گیرند. عدم نیاز به جزئیات کامل و دقیق مسئله مهترین مزیت روش های محاسباتی نرم است. یک مقایسه جامع بین دو مدل شبکه عصبی مصنوعی، سامانه استنتاج فازی- عصبی و فرمول های نیمه تجربی حاضر نشان دهنده توانایی بالا شبکه عصبی در پیش بینی آهنگ انتقال رسوب در امتداد ساحل میباشد.
کلیدواژگان: آهنگ انتقال رسوب در امتداد ساحل، فرمول های نیمه تجربی، ساحل نور، شبکه عصبی مصنوعی، سامانه استنتاج عصبی، فازی -
صفحات 67-74در این مطالعه، از روش تحلیلی هموتوپی برای آنالیز ارتعاشات غیرخطی رایزرهای دریایی، که تحت بار محوری متغیر قرار دارند، استفاده شده است. در مدل پیشنهادی برای رایزر، کشیدگی صفحه میانی در نظر گرفته شده است. برای تبدیل معادله دیفرانسیل جزئی حاکم بر ارتعاشات رایزر به معادله دیفرانسیل معمولی، از روش تجزیه گالرکین استفاده می شود. با استفاده از روش هموتوپی، عبارتی تحلیلی برای بیان فرکانس طبیعی غیرخطی رایزر به دست آمده است. اثر پارمترهای طراحی مانند طول رایزر و جابجایی استاتیکی اولیه تکیه گاه بالایی، بر فرکانس رایزر بررسی شده است. عبارت تحلیلی به دست آمده، برای محدوده ی وسیعی از دامنه ی ارتعاشات درست می باشد. مقایسه نتایج تحلیلی و حل عددی رانگ-کوتای مرتبه ی چهارم، تطابق خوبی را نشان می دهد.
کلیدواژگان: ارتعاشات غیرخطی، رایزرهای دریایی، سکوی شناور
-
Pages 1-11Exact dynamic analysis of piers due to lack of information about their constituting sub systems، is very complicated. Ordinary finite element methods cannot be used in modeling of complex dynamic systems such as these structures since many uncertainty factors exist which cannot be identified exactly. In addition to physical modeling of a pier structure، existence of uncertainty in dynamic behavior of the structure is investigated in this article. This investigation is carried out by means of random attachment of number of mass-spring oscillators to deck. Furthermore، stochastic finite element method is implemented for numerical study of its behavior. Random matrix distribution concept is used for modeling of dynamic characteristic of system. And finally، by means of comparison between frequency response function derived from experimental study and numerical modeling of random finite element، it is observed that Wishart matrix probability density function assesses uncertainty parameters in dynamic response of the structure acceptably.Keywords: Pier, Uncertainty, Stochastic Finite Element, Frequency response function, Wishart matrix
-
Pages 13-20Climate change caused the changes in earth surface temperature، precipitation، sea surface level، wind speeds، wave heights، coastlines، etc. Estimation of the effect of climate change is of great importance in long-term studies of such parameters. In this study، the effect of climate change on average wind speed near Chabahar، Gulf of Oman is assessed until the year 2100. For this purpose، wind speed was obtained from a global circulation model; CGCM3. 1 using the data for three scenarios، i. e. A2، B1 and A1B. The results indicated that there is no significant change in average wind speed due to the climate change near Chabahar. Furthermore، the seasonal distribution of the wind speed illustrated that wind speed will increase slightly in spring and summer and decrease slightly in autumn and winter.Keywords: Climate change, Wind speed, Gulf of Oman, Chabahar, CGCM3.1 model
-
Pages 21-31When studying the structural response of rubble mound breakwaters to wave loading، the knowledge of water surface fluctuations، pore pressure variations and related wave attenuation inside the porous structure is important since the pore pressures affect most responses، such as wave run-up، wave overtopping، reflections، transmission and the hydraulic and geotechnical stability of the breakwater. For this purpose a numerical model was developed to investigate the water surface and pressure fluctuations outside and inside the statically conventional rubble mound breakwater by using FLOW-3D software. The water - structure interaction is obtained by model to simulate the corresponding turbulence field and volume of fluid (VOF) theory to simulate the free surface. The comparison between numerical and experimental results shows a good agreement in terms of both water surface and pore pressure Fluctuations in conventional rubble mound breakwaters.Keywords: Rubble mound breakwater, Numerical modeling, Water surface, Pressure, fluctuation
-
Pages 33-46In this paper a multi-body system of barge type wind turbine under stochastic wave and wind has been modeled within MSC ADAMS. For wind loading، the stochastic turbulent wind data have been extracted using TurbSim software. Also، the AeroDyn module has been used for calculating lift and drag forces on the blades of turbine.. The hydrodynamic loads have been calculated using HydroDyn module within time domain. It composed of hydrostatic restoring; nonlinear viscous drag from incident wave kinematics; the added mass and damping contributions from linear wave radiation، including free surface memory effects and the incident wave excitation. By linking these modules with ADAMS/Solver milieu، the time domain، aero-hydro-elastic simulation of Barge type wind turbines has been achieved. The derived results have been compared with FAST’s outputs. The comparison shows the prosperity and accuracy of implemented analysis. The generality of analysis ensures that the simulation tool is applicable for any other types of the wind turbine، floating support platform، and mooring system configurations.Keywords: Floating wind turbine, Multi, body Dynamics, Tension Leg Platform, Aero, hydro, elastic
-
Pages 47-58In the current study، the step floating breakwaters were under consideration to improve the π type floating breakwater performance. By means of physical modeling 180 experiments were carried out in the wave flume for different geometric and hydrodynamic parameters including 2 and 3 step FBs. Result were then compared with standard π type FB with the same width. To be able to compare experimental results، kHi50 (which is an incident wave characteristics with transmission coefficient less than 0. 5) was introduced. Results obtained through this study show that using step floating breakwater can be enhanced the hydrodynamic performance as well as reducing the construction material. In addition by increasing the width of steps، FBs performance was improved. Comparison of 2 and 3 step floating breakwaters reveal that the performance of each type is dependent on the draft depth. However it can be concluded that with increasing the step width، the difference of their performance is decreased.Keywords: physical modeling, floating breakwater, transmission coefficient
-
Pages 59-66Many empirical methods for estimating LSTR have been introduced by scientists during the recent decades، but these methods have been calibrated and applied under limited conditions of bed profile and specific range of bed sediment size. The existing empirical relations are linear or exponential regressions based on the observation and measurements data and there’s a great potential to build more accurate models to predict sediment transport phenomena by means of Soft computation approach. Contemporarily soft computing (SF) models، Artificial Neural Networks (ANN)، Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) have been accepted as potentially valuable tool for modeling and forecasting complex nonlinear systems. In other words، SF is very helpful when the mathematical and physical scheme couldn’t propose accurate solution to the encountered problem. The main advantage of SF model is that the accurate detail of the problems is not required. A comprehensive comparison between both ANN and ANFIS models and the existing empirical formulae will be presented to demonstrate capacity of ANNs.Keywords: Alongshore Sediment Transport Rate, Semi, Empirical Formulas, Noor Coastal Zone, ANN, ANFIS
-
Pages 67-74In this study، Homotopy analysis method is employed for nonlinear vibrational analysis of marine riser subjected to variable axial loads. Mid-plane stretching effect has been considered in the model. Galerkin''s decomposition technique is used to convert the Partial differential equation of the motion to nonlinear ordinary differential equation. Homotopy analysis method (HAM) is applied to find analytical expressions for nonlinear natural frequencies of the riser. Effects of design parameters such as riser’s length and Initial static displacement of upper support on riser frequency are investigated. The analytical expressions are valid for a wide range of vibration amplitudes. Comparing the semi-analytical solutions with numerical results، presented in the literature، indicates proper agreement.Keywords: Non, linear vibration, Marine Riser, Vessel