digidtyle

پایان نامه کارایی ادوات کاهنده ارتعاشات ناشی از گردابه در لوله‌ها و رایزرهای مایل در معرض جریان ثابت

پایان نامه کارایی ادوات کاهنده ارتعاشات ناشی از گردابه در لوله‌ها و رایزرهای مایل در معرض جریان ثابت

پایان-نامه-کارایی-ادوات-کاهنده-ارتعاشات-ناشی-از-گردابه-در-لوله‌ها-و-رایزرهای-مایل-در-معرض-جریان-ثابت

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.

چکيده
زمانی که یک جسم غیر خط جریانی در معرض جریان سیال قرار می‌گیرد گردابه‌هایی در پایین‌دست جسم تشکیل می‌شوند. هنگامی که پریود تشکیل گردابه به پریود ارتعاش طبیعی جسم نزدیک شود نوسانات شدیدی در سازه به وجود می‌آورد. اگر این ارتعاشات مهار نشود می‌تواند سبب آسیب رساندن به سازه و یا حتی تخریب آن گردد. این مسئله به خصوص در لوله‌ و رایزرهای نفتی که در اعماق دریاها با صرف هزینه‌های گزاف نصب می‌گردند بیشتر مورد توجه است، لذا کاهش دامنه این‌گونه ارتعاشات امری ضروری می¬باشد. احتمالاً پر کاربردترین روش در حذف نوسانات ناشی از گردابه استفاده از تیغه‌های حلزونی می‌باشد، زیرا علاوه بر آنکه نظم الگوی جریان پشت استوانه را به هم می‌زند در طول لوله نیز همبستگی گردابه‌ها را از بین می‌برد (Lamb, 1991) .
تحقیقات زیادی در مورد نوسان ناشی از تشکیل گردابه در استوانه‌های صلب قائم منفرد، سوار بر یک فنر ارتجاعی انجام شده است. اما در کاربردهای مهندسی برخی سازه‌ها یا عناصر سازه‌هایی هم‌چون کابل‌های نگاه‌دارنده‌ی پل، سیستم‌های مهار سازه‌های شناور و لوله‌ها و رایزر‌ها بعضاً در راستای قائم قرار نداشته یا اینکه اگر راستای آن‌ها قائم است جریان عمود بر راستای آن برخورد نمی‌کند. به صورت ساده شده‌ای بعضاً فرض می‌شود که تشکیل گردابه‌ها روی اعضای مایل مانند اعضای قائم است به شرطی که فقط مؤلفه‌ای از جریان که عمود بر محور عضو است در نظر گرفته شود. به این موضوع اصل غیر هم‌بستگی می‌گویند.
بدیهی است ارزیابی نوسانات یک عضو مایل در اثر تشکیل گردابه در عمل بسیار پیچیده‌تر از آن است که توسط اصل غیر هم‌بستگی بیان شود. لذا در تحقیق سعی شده است پاسخ استوانه‌های ساده و دارای تیغه‌ی حلزونی با زاویه تمایل 0، 20 و 45 درجه مورد بررسی قرار گیرد.
در مطالعه حاضر موضوع ارتعاشات ناشی از گردابه در یک استوانه مایل، با زوایای میل مختلف، با ضریب جرم- میرایی پایین 0345/0  در یک  مخزن کشش، در محدوده اعداد رینولدز  4,000 تا 42,000 و در راستای جریان به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. دامنه پاسخ‌های نوسان استوانه، فرکانس نسبی (نسبت فرکانس نوسان به فرکانس طبیعی سازه در آب) و ضریب نیروی برآیی بر حسب سرعت اصلاح‌شده اندازه‌گیری، گزارش و بحث شده است. 
کلیدواژه: نوسان ناشی از تشکیل گردابه، استوانه قائم، استوانه مایل، مطالعات آزمایشگاهی، تیغه حلزونی، تحلیل هیلبرت
E-mail: aref.farhangmehr@gmail.com
فهرست مطالب
عنوان    صفحه
فهرست جدول‌ها    ‌ي
فهرست شکل‌‌ها    ‌ك
فهرست علائم و نشانه‌ها    ‌ف
فصل 1-    مقدمه...    1
1-1-    مقدمه.....    2
1-2-    هدف از این تحقیق    2
1-3-    ساختار تحقیق    2
فصل 2-    تعاریف و مبانی نظری    4
2-1-    مقدمه.....    5
2-2-    تشکیل گردابه    5
2-3-    تأثیر عدد رینولدز بر روند تشکیل گردابه‌ها    6
2-4-    نوسان ناشی از گردابه    8
2-5-    تقویت اندرکنش سازه و سیال    11
2-5-1-    پدیده همزمانی گردابه‌ها    11
2-5-2-    پدیده قفل شدگی    12
2-6-    استفاده از ادوات حذف کننده ارتعاش    12
2-7-    تیغه‌های حلزونی    16
2-7-1-    عملکرد..........................................................................................................................................................17
2-7-2-    پیکربندی ..........    18
فصل 3-    مروری مختصر بر ادبیات فنی    17
3-1-    مقدمه ....    18
3-2-    مطالعات انجام شده پیرامون نوسانات ناشی از گردابه در استوانه ساده    18
3-2-1-    سیستم با نسبت میرایی- جرم بالا    18
3-2-2-    سیستم با نسبت جرم- میرایی پایین    20
3-3-    مطالعات انجام شده پیرامون نوسانات ناشی از گردابه در استوانه ساده مایل    26
3-3-1-    مطالعات انجام‌شده پیرامون استوانه مایل    26
3-3-2-    دامنه و فرکانس پاسخ استوانه مایل سوار شده بر فنر ارتجاعی    32
3-4-    مطالعات انجام شده پیرامون چینش پشت‌هم استوانه‌ها    34
فصل 4-    برپایی مدل آزمایشگاهی    39
4-1-    مقدمه ...    40
4-2-    حوضچه یدک    40
4-3-    نمونه‏هاي مورد آزمايش    41
4-4-    سيستم نگهدارنده استوانه‏ها    43
4-5-    حسگر‏ها و دستگاه ثبت داده    45
4-6-    تجهيزات مورد استفاده جهت تعيين مشخصات سازه‏اي سيستم ارتجاعی    47
4-7-    ضرايب كاليبراسيون، ميرايي و سختي سيستم ارتجاعی    49
4-8-    سيستم‏هاي ارتجاعی مورد بررسي به همراه فرکانس طبیعی آن‌ها در آب    51
4-9-    نحوه محاسبه دامنه نوسان    54
4-10-    نحوه محاسبه فرکانس    55
فصل 5-    بحث و بررسی مدل آزمایشگاهی استوانه منفرد    58
5-1-    مقدمه ...    59
5-2-    صحت‌سنجی و مقایسه با کارهای دیگر محققین    59
5-3-    نتایج مربوط به استوانه قائم    61
5-4-    نتایج مربوط به استوانه‌های مایل    63
5-4-1-    استوانه ساده    63
5-4-2-    استوانه‌های مایل درای تیغه حلزونی    67
5-5-    اعتبار اصل استقلال در استوانه‌های مایل    69
5-6-    مقایسهی زوایای تمایل مثبت و منفی    72
5-7-    محاسبه ضریب نیروی برآیی    74
5-8-    استفاده از تبدیل هیلبرت در تحلیل نوسانات    77
فصل 6-    بحث و بررسی مدل آزمایشگاهی استوانه پشت‌هم    83
6-1-    مقدمه ...    84
6-2-    نتایج مربوط به استوانه‌های ساده قائم پشت‌هم    84
6-3-    نتایج مربوط به مایل با زاویه ○20 پشت‌هم    90
6-4-    نتایج مربوط به مایل با زاویه ○45 پشت‌هم    96
فصل 7-    نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای مطالعات آتی    102
7-1-    نتیجه گیری    103
7-2-    پیشنهاد برای مطالعات آتی    106
فهرست مراجع    107
واژه‌نامه فارسي به انگليسي    109
واژه نامه انگليسي به فارسي    110


فهرست جدول‌ها
عنوان    صفحه
جدول ‏1 1: پارامترهای بکار رفته در این تحقیق    10
جدول ‏3 1: مشخصات حوضچه یدک    40
جدول ‏3 2: مشخصات نمونه‌ی استوانه ساده    42
جدول ‏3 3: مشخصات نمونه‌ی استوانه‌ای دارای تیغه‌ی حلزونی    42
جدول ‏3 4: مشخصات ورق انتهایی    43
جدول ‏3 5: مشخصات ورق فنری    44
جدول ‏3 6: شیب نمودار کرنش- نیرو (N)    49
جدول ‏3 7: شیب نمودار کرنش – جابجایی (cm)    50
جدول ‏3 8: تعیین سختی سازه    50
جدول ‏3 9: میرایی نسبی سازه در هوا با استفاده از رابطه 3-1    51
جدول ‏3 10: مشخصات نهایی سیستم‌های سازه‌ای منفرد    53
جدول ‏3 11: مشخصات نهایی سیستم‌های سازه‌ای پشت‌هم    54

فهرست شکل‌‌ها
عنوان    صفحه
شکل ‏1 1: شکل‌گیری لایه مرزی بر روی یک استوانه، جداشدگی آن و تشکیل چرخابه در ناحیه پشت استوانه    5
شکل ‏1 2: تشکیل گردابه در ناحیه پشت یک استوانه (Gerrad, 1966)    6
شکل ‏1 3: الگوی جریان در اطراف مقطع یک استوانه قائم ساکن در ازای تغییر در عدد رینولدز (LEAP Australia CFD team )    7
شکل ‏1 4: استوانه صلب سوار بر یک سیستم فنر-میراگر در جریان آزاد (Jain and Modares-Sadeghi, 2011)    8
شکل ‏1 5:نمایش سه شاخه اصلی در پاسخ به تشکیل گردابه‌ها و محدوده هم‌زمانی در گردابه‌ها (Lucor et al., 2005)    12
شکل ‏1 6: استفاده از تیغه‌های فلزی در دودکش به منظور حذف نوسانات ناشی از گردابه    13
شکل ‏1 7: تجهیزات متفاوت به منظور حذف نوسانات ناشی از گردابه    13
شکل ‏1 8: الگوی جریان پشت استوانه ساده    15
شکل ‏1 9: الگوی جریان پشت استوانه دارای نوار    15
شکل ‏1 10: تیغه‌های حلزونی    17
شکل ‏1 11: استفاده از تیغه حلزونی به منظور کنترل تولید گردابه    17
شکل ‏1 12: پارامترهای هندسی تیغه حلزونی ( DNV، 2010)    18
شکل ‏1 13: نمونه‌ای از تیغه‌های حلزونی با 3 تیغه (Allen et al., 2008)    19
شکل ‏2 1: مشخصه‌های نوسان استوانه در آزمایش تونل باد با  36/0   (Feng

توجه : فایل بالا دارای پشتیبانی و امکان پیگیری است که با کلیک بر روی (دریافت فایل) نمایش داده خواهد شد

با تشکر از انتخاب شما