آدرس ایمیل خود را وارد نمایید
ثبت
پیام خود را بنویسید
دانشگاه صنعتی شریف
چکیده: (5 مشاهده)
| تحلیل دقیق پاسخ‌های هیدرودینامیکی سکوهای شناور فراساحلی، نقش مهمی در طراحی ایمن و ارزیابی عملکرد آن‌ها در شرایط محیطی دارد. در این پژوهش، رفتار هیدرودینامیکی یک سکوی اسپار سلولی–خرپایی با استفاده از نرم‌افزار MOSES و بر پایه روش المان مرزی (BEM) مورد بررسی قرار گرفت. مدل سه‌بعدی سکو با شبکه‌ای شامل حدود ۱۸۰۰ پنل ایجاد شد و پس از انجام مطالعه همگرایی، اختلاف نتایج با افزایش تراکم شبکه کمتر از ۲٪ به دست آمد. تحلیل‌ها در بازه فرکانسی 0 تا 2/1 rad/s انجام شد و ضرایب جرم افزوده و تابع پاسخ دامنه (RAO) برای حرکات سرج، هیو و پیچ استخراج گردید. به‌منظور اعتبارسنجی، نتایج مدل با داده‌های منتشرشده مبتنی بر روش المان محدود (FEM) مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل توسعه‌یافته قادر به پیش‌بینی دقیق پاسخ‌های هیدرودینامیکی سکو است؛ به‌گونه‌ای که میانگین خطای نسبی در حرکات هیو، سرج و پیچ به‌ترتیب 63/5%، 10/6% و 50/8% به دست آمد. همچنین، بیشینه پاسخ‌های دینامیکی هر سه درجه آزادی در حوالی فرکانس 0.34 rad/s مشاهده شد که بیانگر وقوع تشدید و تطابق مناسب با نتایج مرجع است. بررسی ضرایب جرم افزوده نیز نشان داد که نسبت جرم افزوده به جرم سازه در ناحیه تشدید برای حرکات سرج و هیو به‌ترتیب در حدود 2 و 0.5 باقی مانده و تغییرات ناگهانی ندارد که این موضوع پایداری رفتار هیدرودینامیکی مدل را تأیید می‌کند. علاوه بر اعتبارسنجی مدل، این پژوهش برای نخستین بار ضرایب جرم افزوده سکوی اسپار سلولی–خرپایی را که در مطالعه مرجع گزارش نشده‌اند، استخراج و ارائه می‌کند و بدین‌ترتیب پایگاه داده هیدرودینامیکی این نوع سازه را توسعه می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که مدل مبتنی بر BEM در نرم‌افزار MOSES از دقت و قابلیت اطمینان مناسبی برای تحلیل و طراحی سکوهای اسپار پیچیده برخوردار بوده و می‌تواند در مطالعات آینده مرتبط با تحلیل دینامیکی و طراحی سازه‌های فراساحلی مورد استفاده قرار گیرد. |
واژه‌های کلیدی: سکوی اسپار خرپایی-سلولی، مدل‌سازی عددی هیدرودینامیکی، تحلیل پاسخ دینامیکی، شبیه‌سازی با نرم‌افزار MOSES، نمودار پاسخ دامنه
متن کامل [PDF 1362 kb]
(2 دریافت)
چکیده گرافیکی:
نکات برجسته:
- توسعه مدل سه‌بعدی هیدرودینامیکی سکوی اسپار سلولی–خرپایی با استفاده از روش المان مرزی (BEM) در نرم‌افزار MOSES.
- دستیابی به همگرایی عددی با حدود ۱۸۰۰ پنل و اختلاف کمتر از ۲ درصد در مطالعه استقلال از شبکه.
- استخراج ضرایب جرم افزوده و توابع پاسخ دامنه (RAO) برای حرکات سرج، هیو و پیچ سکو.
- اعتبارسنجی مدل عددی با نتایج مرجع مبتنی بر روش المان محدود (FEM)، با میانگین خطای نسبی ۵٫۶۳، ۶٫۱۰ و ۸٫۵۰ درصد برای حرکات هیو، سرج و پیچ.
- شناسایی ناحیه تشدید حرکتی در حوالی فرکانس ۰٫۳۴ رادیان بر ثانیه و ارائه ضرایب جرم افزوده اختصاصی برای سکوی اسپار سلولی–خرپایی
نوع مطالعه: مقاله پژوهشي |
موضوع مقاله:
هیدروديناميك سازه های ساحلی و فراساحلی
دریافت: 1405/4/1 | پذیرش: 1405/8/21
دریافت: 1405/4/1 | پذیرش: 1405/8/21
فایل صوتی چکیده مقاله [MP3 3594 KB] (0 دریافت)
فهرست منابع
1. Zhang, F., Yang, J.M., Li, R.P., & Chen, G. (2023). Investigation into Damping Plates for Spar Platforms. J. Mar. Sci. Eng., 12(7), 1071. [DOI:10.3390/jmse12071071]
2. Bayat, S., Lee, Y.H., Allison, J.T. (2023). Control Co-Design of Spar Buoy Floating Turbines. Ocean Engineering. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2025.107XXX]
3. Ran, X., Vincent, L., Bachynski-Polić, E.E. (2023). Hydroelastic Modeling Validation. Ocean Engineering, 286, 115635. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2023.115635]
4. Wei, X. et al. (2024). Surrogate Modeling of Moored Spar Platforms. J. Mar. Sci. Eng., 12(5), 792. [DOI:10.3390/jmse12050792]
5. Yao, Y. et al. (2023). Porous Shell Effects on Motion Reduction. Energies, 16, 4376. [DOI:10.3390/en16114376]
6. Shen, W.-J., Tang, Y.-G., & Liu, L.-Q. (2012). Heave Plate Characteristics. China Ocean Eng., 26(2), 177-184. [DOI:10.1007/s13344-012-0013-5]
7. Faltinsen, O.M. (1995). Sea Loads on Ships and Offshore Structures. Cambridge University Press.
8. Newman, J.N. (2020). Marine Hydrodynamics Revisited. JOMAE, 142(3). [DOI:10.1115/1.4045573]
9. Jonkman, J. et al. (2014). Second-order Wave Forces. NREL Report. [DOI:10.2172/1132170] [PMCID]
10. Li, R.-P. et al. (2021). Hydrodynamics of Heave Plates in SPAR. JOMAE. [DOI:10.1115/1.4055888]
11. Hallak, T.S. et al. (2022). WIND-Bos Platform Analysis. JMSE, 10(12), 1824. [DOI:10.3390/jmse10121824]
12. Thomas, A. et al. (2024). Dynamic Response under Harsh Waves. Ocean Syst Eng., 14(3), 211-235. [DOI:10.12989/ose.2024.14.3.211]
13. Abbas, N. et al. (2024). CCD for Floating Wind Turbines. Appl. Energy, 353B. [DOI:10.1016/j.apenergy.2023.122036]
14. Anemar, A. et al. (2024). Coupled Aero-Hydro CCD Models. Ocean Engineering. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2024.1134XX]
15. Thomsen, J.B. et al. (2021). Foundation Modeling of TetraSpar. Energies, 14(23), 7866. [DOI:10.3390/en14237866]
16. Bayat, S., Lee, Y.H. et al. (2023). Nested CCD for Offshore Turbines. [DOI:10.1016/j.apenergy.2023.122036]
17. Zhu, X. et al. (2022). Pitch Response in Spar Structures. JMSE, 12(9), 1600. [DOI:10.3390/jmse12091600]
18. Sundarrajan, A.K. et al. (2023). CCD Application in Semisubmersibles. J. Mech. Des., 146(4), 041702. [DOI:10.1115/1.4055846]
19. Arifuzzaman, M. et al. (2022). AI-Based Motion Prediction. Appl. Sci., 12, 5954. [DOI:10.3390/app12125954]
20. Control Co-Design Review (2024). Annual Reviews in Control Systems. [DOI:10.1146/annurev-control-061423-101708]
21. Patel, M. H. (1991). Dynamics of Offshore Structures. Oxford: Butterworth-Heinemann Ltd.
22. Zhang, F., Yang, J.-M., Li, R.-P., & Chen, G. (2008). Coupling effects for cell-truss spar platform: comparison. Journal of Hydrodynamics, Series B, 20(4), 424-432. [DOI:10.1016/S1001-6058(08)60076-1]
23. Mohammad Javad Ketabdari, Kourosh Rezanejad,(2007), Hydrodynamic Analysis of a Spar-Type Oil Storage Platform under Irregular Sea Waves, The 9th Marine Industries Conference, October 23-25, Nour, Mazandaran Province, Iran. (In Persian).
24. Faltinsen، O. M.، Sea Loads on Ships and Offshore Structures, (1995), Cambridge University Press، Cambridge، GB.
25. Chakrabarti, S. K. (1987). Hydrodynamics of Offshore Structures. Southampton, UK: Computational Mechanics Publications (WIT Press/Springer).
26. Dean, R. G., & Dalrymple, R. A. (1989). Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists. Advanced Series on Ocean Engineering, Vol. 2. Singapore: World Scientific Publishing. [DOI:10.1142/0682]
27. Lake, M., He, H., Troesch, A. W., Perlin, M., & Thiagarajan, K. P. (2000). Hydrodynamic coefficient estimation for TLP and spar structures. Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 122, 118-124. [DOI:10.1115/1.533733]
28. Moasami, A., Fatehi-Nobarian, B., & Hassanzadeh, Y. (2022). Numerical study on the effect of water waves and depths on inclined braces with respect to the stability of VLFS platforms in the Caspian Sea. Slovak Journal of Civil Engineering, 30(1), 42-48. [DOI:10.2478/sjce-2022-0005]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
International Journal of Maritime Technology is licensed under a
Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.