مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه مهندسی صنایع
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

قیمت

قیمت این مقاله: 58000 تومان (ایران ترجمه - Irantarjomeh)

توضیح

بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.

مقالات ترجمه شده صنایع - ایران ترجمه - irantarjomeh

 

شماره
۷۸
کد مقاله
IND78
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تجزیه و تحلیل عددی و تجربی عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج
نام انگلیسی
Numerical and experimental analysis on motion performance of new sandglass-type floating body in waves
تعداد صفحه به فارسی
۵۱
تعداد صفحه به انگلیسی
۲۲
کلمات کلیدی به فارسی
شناور نوع سندگلس, پارامتر شکل, عملکرد حرکت عمودی, برآورد مهندسی, دستورالعمل طراحی / مهندسی,‌ سیستم تولید شناور، ذخیره سازی و تخلیه استوانه ای
کلمات کلیدی به انگلیسی
Sandglass-type floating body, Shape parameter, Heave motion performance; Engineering estimation expression, Design guideline, Cylindrical FPSO
مرجع به فارسی
سازه های دریایی
دانشکده معماری ناوال، دانشگاه فن آوری دالیان، دالیان، چین
الزویر
مرجع به انگلیسی
Marine Structures; School of Naval Architecture, Dalian University of Technology, Dalian, China; Elsevier
کشور
چین

تجزیه و تحلیل عددی و تجربی عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

چکیده
به منظور حل محدودیتهای شناور اف پی اس او[۱] (سیستم تولید شناور، ذخیره سازی و تخلیه) از نوع کشتی و استوانه ای، این مقاله  مفهوم جدیدی از FPSO نوع سندگلس[۲] را  ارائه  می دهد. با توجه به مدل جدید شناور نوع سندگلس، ابتدا با استفاده از روش المان مرزی کلاسیک بر اساس نظریه پتانسیل موج، اثرات پارامترهای شکل بر عملکرد جنبشی / حرکتی مدل نوع سندگلس مطالعه می شود، سپس فرکانس موج در مقابل حداقل حرکت عمودی RAO (رفتار حرکات شناور) بعنوان پارامتر بحرانی برای طراحی کنترل حرکت عمودی شناور جدید انتخاب می گردد، و ویژگیهای مرتبط با پیش بینی های مطلوب مهندسی از لحاظ تئوری و ریاضی حاصل خواهد شد. بعلاوه، بر مبنای این مولفه، دستورالعمل طراحی برای شکل سندگلس تجزیه و تحلیل و ارائه می شود. متعاقبا با توجه به اطلاعات FPSO استوانه ای، یک مدل شناور نوع سندگلس با کارایی اولیه یکسان، طراحی می شود. سرانجام، با تجزیه و تحلیل راه حل عددی و داده های تجربی، روش المان مرزی عددی و دستورالعمل طراحی را می توان در این مقاله بطور موثر و دقیق مورد اعتبارسنجی قرار داد. علاوه بر این، به روشنی می توان دریافت که طراحی نوع سندگلس می تواند عملکرد هیدرودینامیکی FPSO را بهبود بخشد. با توجه به این مبحث، مقاله جاری فراهم آورنده یک خط مشی مهندسی نوآورانه و یک طرح پیشنهادی برای توسعه و بهره برداری نفت و گاز در اقیانوس می باشد.

کلمات کلیدی: شناور نوع سندگلس، پارامتر شکل، عملکرد حرکت عمودی، برآورد مهندسی، دستورالعمل طراحی،‌ FPSO استوانه ای

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

 

۱- مقدمه
با توسعه بهره برداری از منابع نفت و گاز اقیانوس در اعماق زیاد و در شرایط محیطی دشوار، و نیز با توجه به ظرفیت بزرگ ذخیره سازی نفت، چند منظوره بودن، سازگاری قوی و سهولت تعمیر و نگهداری FPSO (تولید شناور ، ذخیره سازی و واحد تخلیه)، نقش مهمی را در توسعه ایفا می نماید. چشم انداز آینده FPSO، حاکی از گسترش کاربرد بهینه آن می باشد [۲،۴،۱۴].

 

FPSO های متعارف نوع سنتی و استوانه ای دارای برخی کاستی ها در ارتباط با عملکرد می باشند [۱۷،۱۹]. در مرحله اول، شناور سنتی به جهت موج بسیار حساس می باشد. در مرحله دوم، با محیط زیست پیچیده و سیستم مهار نقطه، این شناورها برای تثبیت موقعیت خود بر روی امواج دریا از یک سیستم پیشرفته لنگر اندازی استفاده می‌نمایند که این عملیات نیز طی چند مرحله و به کمک چندین سیستم لنگر انداز انجام می‌پذیرد. لنگرها در وسط  کشتی تعبیه شده‌اند تا شناور بتواند به راحتی حول محور آنها بچرخد و با تغییر جریان‌های زیر آبی یا در شرایط طوفانی، به راحتی موقعیت خود را در دریا تثبیت نماید. به دلیل مقیاس طولی بسیار بزرگ، پدیده ضربه موج و گرین واتر ممکن است با سازه عرشه آسیب هایی وارد آید. علاوه بر این، اثر پره توربین سبب انحراف مکرر حرکت می شود، که در نتیجه باعث خوردگی جدی و پارگی ساختار برجک می گردد. در نتیجه، تعمیر و نگهداری منظم بطور قابل توجهی هزینه های تولید را افزایش خواهد داد. با مقیاس طولی بزرگتر، گشتاور خمشی نسبتا” بزرگ تنش میانی و تنش انتهایی سبب وقوع تغییر شکل شدید و شکست خستگی می گردد. سرانجام، دوره طبیعی حرکت عمودی برای شناور استوانه ای هنوز هم در منطقه متمرکز انرژی موج قرار دارد و بنابراین پاسخ حرکت عمودی بسیار بزرگ است.
در این مقاله ابتدا مفهوم جدیدی از FPSO، نوع سندگلس معرفی شده است. در مرحله بعد، با استفاده از روش المان مرزی کلاسیک (BEM) بر اساس تئوری جریان پتانسیل، اثرات پارامترهای شکل بر عملکرد جنبشی مدل نوع سندگلس مطالعه می شود. علاوه بر این، به منظور ارائه دستورالعمل و طرح برای طراحی شکل شناور جدید، عبارات برآورد مهندسی فرکانس موج در مقابل حداقل حرکت عمودی رفتار حرکات شناور (RAO) برای مدل شناور جدید از لحاظ تئوری و ریاضی استنباط   می گردد. بر این اساس، توابع اساسی FPSO استوانه ای سوان پیرانما (یعنی، مقادیر طراحی ظرفیت بار، جابجایی، فضای ذخیره سازی، و غیره) در طراحی جدید مخازن FPSO  نوع سندگلس استفاده شده است. سرانجام، شناور جدید نوع سندگلس با مدل استوانه ای با استفاده از روش عددی و تجزیه و تحلیل تجربی  بمنظور بررسی دقت و صحت روش عددی در این مقاله مقایسه می شوند و و مزایای استفاده از عملکرد هیدرودینامیکی برای نوع جدید سندگلس FPSO را نشان  می دهد.
 

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

 

۲- توصیف FPSO جدید نوع سندگلس

FPSO  جدید نوع سندگلس  دارای یک بدنه شناور نوآورانه به شکل ساعت شنی است، که نه تنها دارای فضاهای بزرگتر ذخیره سازی نفت بیش از سکوهای سنتی در اقیانوس می باشد، بلکه همچنین دارای عملکرد بهتر هیدرودینامیکی و سازگاری با محیط سخت دریا نسبت به نوع سیستم سنتی و FPSO  استوانه ای خواهد بود [۱۸]. بر این اساس، مدول های مختلف (مانند تولید، پردازش، ذخیره سازی، تخلیه، حرارت دهی، دستورالعمل های زندگی، و غیره) بر روی قسمت بالاتر عرشه قرار گرفته است، که بترتیب در شکل ۱ آمده است. بنابراین، FPSO نوع سندگلس  را می توان بطور گسترده ای در شرایط مختلف دریا  و برای یکپارچه سازی چند منظوره با منافع اقتصادی بیشتر بکار برد. برای مفهوم جدید FPSO نوع سندگلس ، بمنظور حفظ حالت ثابت شناور، پایداری خوب و عملکرد هیدرودینامیکی برای شرایط مختلف کار (بار کامل، تعادل، و غیره)، یک روش جدید برای کنترل عملکرد FPSO نوع سندگلس  در طی مدت تخلیه و عملیات بارگیری، توسط هوانگ و همکاران ارائه شده است [۱۲]، که شامل تکنیک بارگیری و تخلیه جدید و طرح فرعی با حجم متناسب برابر می باشد. سپس، یک کابین مرکزی در وسط  بدنه شناور اصلی نصب می گردد، که در آن همه انواع خطوط لوله برای انتقال نفت و گاز تعبیه می شود.
بعد، چند تانکر آب با محفظه بسته بطور یکنواخت در اطراف مرکز برای ذخیره سازی نفت و دیگر وظایف توزیع می شوند، مخازن نفت از پایین به بالا با توجه به طراحی  با حجم متناسب برابر جایگذاری می شوند. علاوه بر این، دیوار بیرونی را      می توان بصورت دو لایه طراحی نمود، که نه تنها می تواند حمایت اضافی برای عرشه اصلی محسوب گردد بلکه همچنین به عنوان مخزن تعادل آب برای جلوگیری از نشتی نفت و اطمینان از ایمنی برای پردازش تولید نفت استفاده می شود. علاوه بر این، بر روی عرشه فوقانی مدول های مختلف عملکردی (مانند تولید، ذخیره سازی نفت، تخلیه، زندگی و منبع نیرو، و غیره) بر اساس قواعد جامعه طبقه بندی مرتب می شوند، همانگونه که در شکل ۲ نشان داده شده است.

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

 

۳- اثر پارامترهای شکل بر عملکرد جنبشی مدل نوع سندگلس

در مرحله اول، شکل نوع سندگلس شناور جدید معرفی و مدل عددی آن ایجاد می شود. سپس، بر اساس نظریه پتانسیل موج [۱،۱۴،۲۱]، در اینجا روش المان مرزی عددی این مقاله بمنظور مطالعه اثر پارامترهای شکل بر عملکرد جنبشی مدل نوع سندگلس در نظر گرفته می شود.
 
۳-۱٫ شکل نوع سندگلس و مدل عددی شناور
مفهوم جدید FPSO دارای یک شناور جدید نوع سندگلس است، که شامل نه پارامتر می شود.
: حجم بالای سطح آب
: شعاع قسمت بالای عرشه
: پهلوی آزاد کشتی
: زاویه انحراف سازه بالاتر
: شعاع سطح  آب
: حجم جابجایی
: شعاع کف
: آبخور
: زاویه انحراف سازه زیرساخت
این موارد در شکل ۴ نشان داده شده است. از اینرو، بر اساس رابطه هندسی و پنج پارامتر مستقل، شکل نوع  سندگلس شناور می تواند مشخص گردد.
در اینجا، دقت روش عددی در این مقاله با استفاده از مدل شناور نوع سندگلس مورد مطالعه قرار می گیرد:
 ۳-۲٫ آنالیز هیدرولیکی مدلهای شناور با پارامترهای مختلف
معمولا” با توجه به نیاز صاحب کشتی (DWT، جابجایی و فضای ذخیره سازی، و غیره)، شکل پارامترهای  و  را می توان انتخاب نمود. علاوه بر این، عملکرد هیدرودینامیکی شناور توسط دو پارامتر شکل  و  مربوط به زیرساخت تعیین می گردد. بنابراین، مدلهای مختلف شناور با  و مختلف برای مطالعه اثرات پارامترهای شکل بر عملکرد حرکت‌مدل نوع سندگلس، ایجاد می شوند.

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

 

۴- بحث بیشتر درباره عملکرد حرکت عمودی شناور نوع سندگلس
در اینجا، بمنظور جستجوی یک طراحی مناسب و قابل دسترس برای شکل مدل برای کنترل و بهبود کارایی حرکت عمودی شناور نوع سندگلس، بحث بیشتری درباره پارامترهای هیدرودینامیکی حرکت عمودی انجام می گردد. با توجه به دشواری محاسبه دقیق درخصوص استهلاک ویسکوزیته و سختی غیر خطی جفت حرکت عمودی و دورانی، ابتداء، فرکانس موج در مقابل حداقل حرکت عمودی، که نه تنها در مورد موقعیت حداکثر پیک (اوج) و دومین پیک (بالاترین پیک دوم) تصمیم می گیرد، بلکه همچنین می تواند کمتر توسط میرایی (damping) ویسکوزیته و سختی غیر خطی تحت تاثیر قرار گیرد، و بعنوان پارامتر کلیدی برای کنترل حرکت عمودی انتخاب می شود. دوم، بر اساس تئوری موج هوایی[۳،۱۵] و تحقیقات [۱۳]؛ عبارات برآورد مناسب و قابل دسترس فرکانس در برابر حداقل حرکت عمودی رفتار حرکت شناور(RAO) استنباط می شود. سرانجام، بر اساس دستورالعمل طراحی و طرح شکل نوع سندگلس،‌ تجزیه و تحلیل و پیشنهاد می گردد.
۴-۱٫ تأثیر میرایی لزجت و سختی غیر خطی بر حرکت خطی رفتار شناور
با معرفی میرایی ویسکوزیته پیش بینی شده و سختی غیر خطی ساده، معادله مدل شناور نوع سندگلس  می تواند به شکل زیر توصیف گردد:
۴-۲٫ استنباط عبارت پیش بینی فرکانس در مقابل ماکزیمم حرکت عمودی رفتار شناور  
بوسیله تئوری موج هوایی، نیروی موج برخورد عمودی، نیروی موج انکسار عمودی، اضافه شده به جرم و فرکانس های مشابه حداقل رفتار عمودی شناور  بترتیب مطالعه می شوند.
۴-۲-۱٫ نیروی موج برخورد عمودی   
فرض کنید که تابع ترکیبی پتانسیل برخورد می تواند به شکل زیر نوشته شود،
 
۴-۲-۲٫ نیروی موج انتشار حرکت عمودی
در اینجا بر اساس انتشار موج و تئوری تشعشع (فرمول دوم گرین)، نیروی موج انتشار (پراکندگی) حرکت عمودی شناور نوع سندگلس بطریق زیر نوشه می شود:
 ۴-۲-۳٫ فرکانس در مقابل حداقل حرکت عمودی رفتار شناور
بدلیل اینکه فرکانس در مقابل حداقل حرکات عمودی شناور کمتر توسط میرایی ویسکوزیته و سختی غیرخطی تحت تأثیر قرار می گیرد، پاسخ حرکت عمودی مربوط به شناور نوع سندگلس تحت موج منظم خطی می تواند با صرف نظر نمودن از اثر ویسکوزیته و سختی غیرخطی، محاسبه گردد:
۴-۳٫ دستورالعمل طراحی و طرح شناور
عملکرد حرکت عمودی شناور جدید همچنین مربوط به شرایط عملی دریا می باشد، پس در اینجا خصوصیات‌‌‌‌ طیف موج باید با استفاده از طیف پارامتر دوبل پیرسون- موسکویتز  مورد مطالعه واقع گردد، برای مثال:

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

 

۵- اعتبارسنجی موارد تست و بحث
بمنظور بررسی بهتر صحت دستورالعمل و طرح جدید شناور نوع سندگلس، دو مورد تست طراحی و بوسیله روش عددی و فرمول برآورد طراحی ، محاسبه می شوند. علاوه بر این، با در نظر گرفتن مدل شناور استوانه ای “سوان پیرانما” FPSO برای مورد تست، مدل شناور جدید نوع سندگلس با وظایف پایه یکسان (جابجایی، فضای ذخیره سازی، مساحت عرشه بالا، و غیره) بوسیله دستورالعمل و طرح در این مقاله، طراحی می گردد. سرانجام، عملکرد هیدرودینامیکی و پایداری دو مدل شناور و توسط روش عددی و آزمایشگاهی، مورد مطالعه و مقایسه قرار می گیرند.
۵-۱٫ اعتبار سنجی در خصوص راهنمای طراحی و طرح شناور سندگلس
در این مقاله، دو مدل شناور نوع سندگلس با پارامترهای شکل مختلف بعنوان موارد تست برای آنالیز صحت معادلات پیش بینی (۱۰)، (۲۰)، (۲۱) و (۲۵)، طراحی می شوند (جدول ۱). سپس، نیروهای انتشار و برخورد موج در باند فرکانس  در مقابل دو روش مختلف شیوه المان مرزی عددی و معادلات پیش بینی این مقاله، محاسبه و در شکل ۱۲ مقایسه می شوند. در این شکل، تفاوت برخورد موج و نیروهای انتشار (پراکندگی) بوسیله دو روش، بسیار کوچک می باشد که نشان می دهد دقت و صحت محاسباتی نتایج تقریبا” یکسان هستند. بنابراین، معادلات پیش بینی (۱۰) و (۲۰) برای نیروی تحریک موج برای تأمین دقت مورد نیاز در طراحی ، کافی می باشد.
 
۵-۲٫ مقایسه مدل های شناور نوع استوانه ای و نوع سندگلس
بمنظور بحث درباره عملکرد هیدرودینامیکی و پایداری شناور FPSO نوع سندگلس، در اینجا بر اساس مدل هیدرودینامیکی و FPSO توابع “سوان پیرانما” همانگونه که در شکل ۱۳ نشان داده شده است، یک مدل شناور نوع سندگلس (شکل ۱۴) با ظرفیت بار یکسان، جابجایی، فضای ذخیره سازی، و مساحت قسمت جانبی فوقانی توسط طراحی طرح پیشنهادی این مقاله، بدست می آید.
۵-۲-۱٫ عملکرد حرکات عمودی دو مدل شناور
در اینجا، عملکردهای هیدرودینامیکی دو مدل شناور توسط روشهای المان مرزی عددی و روشهای آزمایشگاهی، مطالعه     می شوند. از اینرو، آزمایش (مقیاس مدل ۱:۷۰) در آزمایشگاه اصلی دانشگاه مهندسی دالیان برای قسمت ساحلی و فراساحلی انجام گردید (شکل ۱۵).
۵-۲-۲٫ پاسخ عمودی دو مدل شناور در شرایط دریا و یکبار در سال
در اینجا، ابتداء سوابق زمانی پاسخ های حرکات دورانی و عمودی برای مدلهای شناور استوانه ای و نوع سندگلس (بدست آمده توسط آزمایشات) در شرایط دریا (بطور یکبار در سال) در دریای چین شمالی جمع آوری گردید (( در مرجع [۱۸]) که در شکل ۱۸ نشان داده شده است.
 
۵-۲-۳٫ پایداری دو مدل شناور
در اینجا توسط روش جابجایی متغیر کلاسیک [۲۲]؛ منحنی های پایداری مدلهای شناور نوع سندگلس و استوانه ای محاسبه می شوند که در شکل ۲۱ ترسیم شده است. سپس بر اساس منحنی های پایداری، پارامترهای مشخصه دو مدل می تواند آنالیز گردد که در جدول ۴ آمده است.

عملکرد جنبشی شناور نوع سندگلس در امواج

 

۶- نتیجه گیری
بمنظور حل محدودیت های عملکرد کشتی نوع سنتی و FPSO استوانه ای، این مقاله مفهوم جدید FPSO را با شناور نوع سندگلس ارائه می دهد. سپس عملکرد هیدرودینامیکی مدل شناور جدید توسط آنالیز کیفی و کمی مطالعه می شود. علاوه بر این، بر اساس طرح طراحی و وظایف FPSO استوانه ای” سوان پیرانما”، یک شناور نوع سندگلس می تواند حاصل و توسط روشهای عددی و آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گیرد. در نهایت،‌ بسیاری از نتیجه گیریهای سودمند بشرح زیر بدست می آیند:
  1. عبارات پیش بینی طراحی نیروی تحریک موج حرکت عمودی و فرکانس مشابه نسبت به حداقل حرکات عمودی ناشی از تئوری جریان پتانسیل می باشد. علاوه بر این، خطای نسبی بین نتایج پیش بینی و راه حل های عددی کمتر از ۱۰% است، که نشان می دهد عبارت پیش بینی طراحی می تواند الزام دقت‌‌‌‌‌‌‌ طراحی عملی را تحقق بخشد و بعنوان‌ دستورالعمل طراحی برای کنترل عملکرد حرکت عمودی شناور نوع سندگلس، برگزیده می شود.
 بطور خلاصه،‌ طرح طراحی شناور مدل جدید سندگلس در این مقاله موثر و معتبر می باشد،‌ که می تواند پیک ماکزیمم حرکت عمودی رفتار شناور بدور از ناحیه تمرکز‌ انرژی موج را در نظر بگیرد. بنابراین، شناور جدید سندگلس بر اساس طرح طراحی می تواند بطرز با اهمیتی عملکرد (حرکت عمودی، حرکت دورانی، ثبات و غیره) را بهبود بخشد، و در نتیجه می تواند در استخراج نفت در آبهای عمیق بعنوان یک سکوی کارا و موثر مهندسی و طراحی بکار گرفته شود. بعلاوه، این مقاله بطور آزمایشی کنترل و بهینه سازی عملکرد هیدرودینامیکی در طراحی شکل شناور را معرفی می کند، که می تواند یک دستورالعمل علمی تر و معقول تر طراحی را ارائه دهد و می تواند برای طراحی دیگر سازه های شناور دریایی بعنوان مرجع مورد استفاده قرار گیرد.
 
 [۱] FPSO (floating production, storage and offloading unit)
[۲] sandglas
Irantarjomeh
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.