Dalga ve akıntı etkisi altında sığlaşma bölgesine yerleştirilmiş küçük hacimli batık silindirlere tesir eden hidrodinamik kuvvetlerin nümerik hesabı ile ilgili bir araştırma

Abstract

ÖZET Yatay silindirik yapılar endüstriyel ve evsel atık suların taşındığı deniz deşarjları, nükleer ve termik santrallara gerekli soğutma suyunun, gaz ve ham petrolün açık deniz petrol platformlarından taşındığı boru hatları gibi boru hatları gibi karşımıza çıktığı gibi, yine haberleşme ve enerji naklinde kullanılan kablolarda bu tip yapılara örnek olarak verilebilir. Deniz altına döşenen bu tip boru hatları etrafındaki akım problemi oldukça karmaşık ve çözümü de yeterince zordur. Bugüne kadar bu konuda oldukça detaylı çalışmalar yapılmasına rağmen, genellikle deniz tabanının yatay olduğu kabul edilmiş ve yine dalgaların sığlaşma etkisi ile değişime uğramasıyla ortaya çıkan lineer olmayan etkiler çok az sayıda çalışmada dikkate alınmıştır. Bu bölgede yüksek mertebeden dalga teorilerinin dikkate alınması daha doğru bir yaklaşım sağlayacaktır. Ancak bu da problemin çözümünü oldukça güçleştirmektedir. Bu çalışmada 1/10 taban eğimine sahip deniz tabanına yerleştirile bilecek yatay silindirik yapı elemanlarına sığlaşma etkisi de dikkate alınmak suretiyle dalga-akıntı etkisinin birlikte olması durumunda hidrodinamik kuvvetlerin teorik olarak belirlenmesine çalışılmıştır. Akıntı etkisi farklı hızlarda ancak uniform olarak dikkate alınmıştır. Yüksek mertebeden bir dalga teorisi olan Cnoidal dalga teorisi yardımıyla hazırlanmış olan bilgisayar programı yardımıyla Morison denklemi kullanılarak sırasıyla taban yakınındaki dalga kinematikleri sonra hidrodinamik kuvvetler belirlenmiştir. Elde edilen sonuçların daha önce tanımlanmış teorik yaklaşımlarla tam bir uyum sağladığı görülmüştür.

SUMMARY Horizontal circular cylinders such as marine pipelines are used for disposal of industrial and municipal wastewater into the sea, for cooling water in nuclear power plants and for the transformation of gas and crude oil from offshore platforms. Marine cables, on the otherhand, are increasly used for communication. Design of marine pipelines and marine cables are rather complicated problem. Knowledge is extensive with respect to wave forces on submarine pipelines especially in the offshore region. In the coastal regions where the non- linear effects are important, it is customary to compute the kinematics of wave motion using one of the higher order theories. The wave forces are then calculated using Morison's formula. So far both experimental and theoretical works were mostly carried out with bottom conditions. However, as it is known, bottom slope is a very important effect on wave motion. In this research, a theoretical investigation on a horizontal cylinder on 1/10 sloping bottom under wave-current effects. The current effect is considered with different uniform velocities. A computer program written with cnoidal wave theory was used in order to calculate wave particle velocity and accelaration after calculation of bottom wave kinematics Morison equation was used to find the hydrodynamic forces. Hence wave-current induced hydrodynamic forces were determined and the results were find well agree with theoretical considerations.