مطالعه عددی اثر موج بر موج شکن ها و سکوهای نفتی

ایران به دلیل داشتن هزاران کیلومتر مرز آبی در شمال و جنوب کشور دارای انواع سازه های دریایی نظیر موج شکن ها و سکوهای نفتی است. صنعت طراحی و ساخت سازه های دریایی بسیار پیچیده و هزینه بر است از این رو تعمیر و نگهداری سازه-های دریایی از مسائل مهم در علوم دریایی می باشد. از آن جا که سازه ها دائماً در معرض امواج قرار دارند بررسی برهم کنش موج و سازه بسیار حائز اهمیت است که در این تحقیق به آن پرداخته شده است. در این پایان نامه به کمک مدل سوان انتشار طیف امواج اطراف موج شکن های نیم بینهایت و شکاف موج شکن شبیه سازی شده است و اثر هریک از مولفه های طیف موج، طیف فرکانس و تابع توزیع زاویه ای، در الگوی تفرق موج مطالعه شد. نتایج به دست آمده از مدل سوان (swan) با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد و مشاهده شد که توافق بالایی دارند. در بخش دوم این پایان نامه طیف نیروی غیرخطی که توسط موج به مو ج شکن وارد می شود محاسبه گردید. بدین منظور ابتدا با توج0 به اثرات غیرخطی نظریه موج استوکس مرتبه دو معرفی شد و سپس روشی ارائه شد که به کمک توابع انتقال هر یک از مولفه های خطی و غیرخطی نیرو را با تقریب مرتبه دو می توان به دست آورد. با مقایسه طیف های خطی و غیرخطی مشخص شد که اثرات غیرخطی اهمیت بسیار بالایی دارد. بررسی اثرات غیرخطی در قلمرو فرکانس نشان داد که در بعضی از فرکانس ها اثرات غیرخطی بیشینه است. در بررسی اثر موج روی پایه قائم سکوهای نفتی فرض بر این است که قطر پایه سکو کوچک نیست، 2/0l>/d که d قطر پایه و lطول موج است، بنابراین مشخصه های موج در حضور سازه تغییر می کند لذا معادله موریسون برای محاسبه نیرو صادق نیست. در این حالت برای محاسبه نیروی هیدرودینامیکی موج، نظریه تفرق موج به کار گرفته شده است. در نظریه تفرق، پتانسیل سرعت موج متفرق شده محاسبه شد و سپس با کمک معادله برنولی فشار موج پیدا شد و با انتگرال گیری از فشار در سطح پایه قائم، نیرو به دست آمد. نتایج نشان می دهد که نیروی موج متفرق شده دارای یک مقدار بیشینه است و با افزایش پارامتر تفرق مقدار نیرو کاهش می یابد.