بررسي تاثير فواصل كارگذاري خطوط لوله فراساحلي بر جدايش جريان اطراف آن ها با استفاده از مدل هاي آزمايشگاهي و عددي

Investigation on Impact of Offshore Pipelines Fitting Distances on Flow Separation around them Using Experimental and Numerical Models

در اين مقاله به منظور كمك به درك بهتر اندركنش لوله- جريان، تغييرات به وجود آمده در جدايش جريان اطراف خطوط لوله فراساحلي به ازاي نسبت هاي متفاوت فاصله كارگذاري به قطر لوله به صورت آزمايشگاهي و عددي در حالت جريان دايمي مورد بررسي قرار گرفته است. جهت مدلسازي آزمايشگاهي، آزمايش هايي در آزمايشگاه تحقيقاتي هيدروليك ترتيب داده شد. آزمايش ها در كانال آزمايشگاهي به طول 10متر، عرض 3/0متر و عمق 5/0متر و با استفاده از لوله PVC به قطر 35/6 سانتي متر (به ازاي نسبت هاي متفاوت فاصله كارگذاري به قطر لوله) انجام گرفته است. جهت مشاهده جدايي جريان از ذرات پلي استايرن كه داراي چگالي 05/1 گرم بر سانتي متر مكعب بوده، استفاده شده است. همچنين به منظور كمك به درك هر چه بهتر پديده از كليه مراحل انجام آزمايش ها به وسيله دوربين ديجيتالي فيلمبرداري صورت گرفته است. در بخش شبيه سازي عددي نيز ميدان جريان با استفاده از نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي "FLUENT" تحليل شده است. سرانجام نتايج عددي به دست آمده با نتايج تجربي اين پژوهش مقايسه شده و تطابق خوبي حاصل شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش فاصله بين دو لوله، طول ناحيه جدايي در پايين دست لوله دوم كاهش مي يابد ولي پس از فاصله معيني دو لوله بطور مستقل از هم عمل مي كنند.

In this paper, in order to understand the flow-pipe interaction more clearly, the variations on flow separation around offshore pipelines with different ratios of fitting distances due to the steady current have experimentally and numerically been investigated. For the experimental modeling, a number of experiments have been conducted in the Hydraulic Research Laboratory. The experiments have been carried out in a flume with 10 meters length, 0.3 meters width and 0.5 meters depth using P.V.C pipe with 6.35 centimeters in diameter (for different distances to diameter ratios of fitting). To visualize the flow separation, the polystyrene particles having 1.05gr/cm3 in density were used. Also, in order to understand the phenomenon as well as possible, the whole processes of tests have been recorded using a digital camera. For the numerical simulation section, the flow fields have been analyzed using a computational fluid dynamics software "FLUENT". Finally, the results of numerical and experimental models were compared with one to another and good agreements were achieved between them. The results showed that with increasing the fitting distance between pipes, the separation length at downstream of the second pipe was gradually decreased, however, after a given distance the two pipes behaved separately.