مقاله پاسخ ناشی از موج بستر دریا پیرامون یک سکوی دریایی فونداسیون شمعی (2017 الزویر)

1- مقدمه

2- معادله‌های حاکم

2-1- معادله‌های حاکم بر جریان

2-2- معادله‌های حاکم بر بستر دریای متخلخل

3- شرایط مرزی

3-1- شرایط مرزی موج

3-2- شرط مرزی بستر دریا

3-2-1- شرط مرزی در سطح بستر دریا

3-2-2- شرط مرزی در پایین بستر دریا

3-2-3- شرط مرزی در چهار کناره عمودی بستر دریا

3-2-4- شرط مرزی فونداسیون شمع

4- روش‌های عددی

4-1- زیرمدل موج

4-2- زیرمدل بستر دریا

4-3- یکپارچه‌سازی مدل‌های موج و بستر دریا

5- نتایج عددی و بحث

5-1- صحت‌سنجی مدل حاضر

5-2- اثر فونداسیون شمع بر توزیع میدان جریان

5-2-1- میدان جریان پیرامون فونداسیون شمع در یک دوره

5-2-2- اثر فاصله‌گذاری بدون بعد شمع‌ها

5-3- اثر وجود سکو

5-4- اثرهای پارامترهای موج، شمع و بستر دریا

5-4-1- اثرهای مشخصات موج

5-4-2- اثر مشخصات شمع

5-4-3- اثرهای مشخصات بستر دریا

6- جمع‌بندی

In this paper, a three-dimensional integrated numerical model including the wave and seabed sub-model is developed to investigate the wave induce seabed response around a pile foundation platform. The wave submodel is based on Volume-Averaged Reynolds-Averaged Naiver-Stokes (VARANS) equations with k-ε turbulence closure scheme, and the volume of fluid (VOF) method is applied to track water free surface. The seabed is treated as an isotropic and homogeneous porous medium and characterized by Biot’s partly dynamic equations (u-p model). The proposed model is verified with the previous analytical results. Based on the numerical results, the distribution of flow field around pile foundation will be investigated. Then, a comprehensive comparison between a pile foundation platform model and a pile foundation without platform model will be performed to examine the effects of platform to the pile foundation. Finally, the effects of wave, pile foundation, and seabed characteristics, such as wave depth, wave height, pile diameter, pile insertion ratio, soil permeability and degree of saturation on the wave-induced seabed and pile foundation platform response will be studied.

در این مقاله، یک مدل عددی یکپارچه سه‌بعدی شامل زیرمدل موج و بستر دریا به منظور بررسی پاسخ ناشی از موج پیرامون یک سکوی فونداسیون شمعی توسعه داده می‌شود. زیرمدل موج بر پایه معادله‌های میانگین حجمی-میانگین رینولدز-ناویه استوکس (VARANS) با روش انسداد آشفتگیk-εاست، و روش حجم سیال (VOF) برای ردیابی سطح آزاد آب به کار می‌رود.بستر دریا به عنوانیک محیط متخلخل ایزوتروپ و همگن در نظر گرفته شده و توسط معادله‌های به صورت بخشی دینامیک بیوت (مدل u-p) توصیف می‌شود. بر پایه نتایج عددی، توزیع میدان جریان پیرامون فونداسیون شمع بررسی خواهد شد. سپس، یک مقایسه جامع بین یک مدل سکوی فونداسیون شمع و یک مدل فونداسیون شمع بدون سکو برای ارزیابی اثرهای سکو بر فونداسیون شمعی انجام خواهد شد. سرانجام، اثرهای موج، فونداسیون شمع و مشخصات بستر دریا مانند عمق موج، ارتفاع موج، قطر شمع، نرخ فرورفتگی شمع، نفوذپذیری خاک و درجه اشباع بر پاسخ ناشی از موج بستر دریا و سکوی فونداسیون شمع مطالعه خواهد شد.