Denizaltı boru hatlarına tesir eden hidrodinamik kuvvetlerin modellenmesi

Abstract

Küçük ve sonlu genlikli dalga teorilerinden Lineer, Cnoidal, Akım Fonksiyonu ve Stokes dalga teorilerinin geçerlilik sınırlan içerisinde denizaltı boru hatlarına etkiyen hidrodinamik kuvvetleri, Morison Denklemi'ni kullanarak hesaplayan ve boru hattının stabilitesini belirleyen bir model geliştirilmiştir. Yüksel (1983)'in Fortran 90 programlama dilinde hazırlamış olduğu Lineer, Cnoidal ve Alam fonksiyonu dalga teorilerilerini esas alan üç ayrı bilgisayar programı, dalga kırılma bölgesi içerisinde boru hattına etki edecek Wdrodinamik kuvvetleri hesaplayabilecek şekilde modifiye edilmiştir. Ayrıca Fortran 90 programlama dili kullanılarak, Stokes dalga teorisinin geçerlilik sınırlan içerisinde Hidrodinamik kuvvetleri hesaplayan bir bilgisayar programı yazılmıştır. Model kapsamında kullanılan tüm bilgisayar programlan Goda (2000) ve CERC (1984) tarafından verilen bağıntılar kullanılarak dalga kırılma koşullarını hesaplayabilecek şekilde geliştirilmiştir. Programlara, kırılma bölgesi içerisindeki dalga yüksekliğini belirleyebilmek için Goda (2000) tarafından geliştirilen "düzensiz dalga kırılması modeli" esas alınarak yazılan bir altprogram dahil edilmiştir. Sonuçların değerlendirilmesinde bir örnek problem dikkate alınarak, geliştirilen tüm programlarda çözülmüştür. Elde edilen dalga boyu ve boyutsuz kuvvet değerleri karşılaştırılmıştır. Yine geliştirilen her bir program için, d/(gT2) ve H/(gT2)'ye bağlı olarak, %100, %75, %50 ve %25 dalga kırılması halinde boru hattına etkiyen boyutsuz kuvvet değerlerim veren tablo ve grafikler oluşturulmuştur. Sonuçlar Yüksel ve Narayanan (1994) tarafından surf bölgesi içerisindeki boru hatları üzerinde etkili olan hidrodinamik kuvvetlerin hesaplandığı deneysel çalışmanın sonuçlan ile karşılaştırılmıştır. Kırılma bölgesi için Goda (2000)' in düzensiz dalga kırılması modelinden elde edilen dalga yükseklikleri kullanılarak hesaplanan kinematiklerin kırılma bölgesi içerisindeki akım yapışım benzeştirmediği ve Morison denkleminin kırılma bölgesi içerisinde geçerli olmadığı görülmüştür.