در این پروژه، رفتار سازه‌های شناور شامل کشتی‌ها، شناورها و سکوهای دریایی تحت اثر جریان آب و نیروهای هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی تحلیل، پیش‌بینی پاسخ سازه به امواج، جریان‌های دریایی و بارهای هیدرواستاتیکی، و ارزیابی پایداری و مقاومت سازه بود.

هندسه و مدل‌سازی

هندسه سه‌بعدی سازه شناور در نرم‌افزار CAD یا SpaceClaim طراحی می شود. جزئیات شامل بدنه، کیسه‌های شناور، سکان‌ها و دیگر المان‌های هیدرودینامیکی بود. برای تحلیل دقیق، تغییرات حجم جابجایی آب و تعامل سازه با سطح آب (Free Surface) در نظر گرفته شد.

شبکه‌بندی (Meshing)

برای تحلیل جریان، دامنه سیال اطراف سازه با المان‌های ریز در نواحی بحرانی و سطح بدنه مش‌بندی شد. در نواحی تماس با سطح آزاد آب، مش با کیفیت بالا و Inflation Layer مناسب ایجاد شد تا لایه مرزی و اثرات جدایش جریان به‌درستی مدل شود.
در تحلیل FEM، شبکه‌بندی سازه با المان‌های Solid و Shell انجام شد تا تنش‌ها، کرنش‌ها و جابه‌جایی‌ها در بخش‌های مختلف سازه به‌دقت محاسبه گردد.

مدل فیزیکی و معادلات حاکم

CFD: معادلات ناویر–استوکس برای جریان آب با در نظر گرفتن توربولانس (k–ω SST یا LES بسته به شرایط) حل شدند.
FEM: معادلات الاستیسیته جامدات برای تحلیل پاسخ سازه به نیروهای هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک مورد استفاده قرار گرفت.
Coupled Analysis: ارتباط بین فشار آب و جابجایی سازه برقرار شد تا اثرات دینامیکی جریان بر پاسخ سازه و اثرات حرکت سازه بر جریان سیال شبیه‌سازی شود.

شرایط مرزی و بارگذاری

ورودی جریان: سرعت و جهت جریان دریایی یا موج
سطح آزاد آب: مدل Free Surface یا VOF برای شبیه‌سازی اثر موج‌ها
سازه: اتصال به پایه یا حرکت آزاد با شرط‌های محدود کننده مناسب
بار هیدرواستاتیک: فشار آب بر اساس عمق و وزن جابجا شده

حل عددی

شبیه‌سازی جریان به‌صورت ناپایا (Transient) انجام شد تا پاسخ سازه در زمان واقعی و حرکت‌های نوسانی تحت اثر امواج ثبت شود. حلگر Coupled در ANSYS Fluent یا CFX برای جریان سیال و حلگر FEM برای تحلیل تنش و کرنش سازه به‌کار گرفته شد. در تحلیل Coupled، فشار سطح سیال به عنوان بار بر سازه اعمال و تغییر شکل سازه بر جریان اعمال شد تا اثر متقابل جریان و سازه بررسی گردد.

نتایج

نتایج شامل:

توزیع فشار و سرعت جریان در اطراف سازه
جابجایی‌ها، تنش‌ها و کرنش‌های سازه
پاسخ دینامیکی به موج‌های سینوسی و تصادفی
تحلیل پایداری و مرکز شناوری
تأثیر تغییرات شکل بدنه و ارتفاع موج بر عملکرد سازه

این داده‌ها امکان بهینه‌سازی شکل بدنه، طراحی سیستم‌های پایدارکننده و پیش‌بینی عملکرد سازه در شرایط واقعی را فراهم می‌کند.

جمع‌بندی

تحلیل هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک سازه‌های شناور با ترکیب CFD و FEM ابزاری قدرتمند برای مهندسان دریایی است. این رویکرد امکان بررسی اثر امواج و جریان‌های پیچیده بر پاسخ سازه، بهبود طراحی و کاهش خطرات عملیاتی را بدون نیاز به تست‌های فیزیکی گسترده فراهم می‌کند.

رچسب‌ها

CFD، FEM، سازه شناور، هیدرودینامیک، هیدرواستاتیک، جریان آب، تحلیل دینامیکی، Free Surface، شبیه‌سازی گذرا، پایداری شناور

پر بازدیدترین مطالب

محبوبترین مطالب

پربحثترین مطالب

شبیه‌سازی هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک سازه‌های شناور با CFD و FEM

هندسه و مدل‌سازی

شبکه‌بندی (Meshing)

مدل فیزیکی و معادلات حاکم

شرایط مرزی و بارگذاری

حل عددی

نتایج

جمع‌بندی

رچسب‌ها

برچسبها :

آخرین مطالب

طبقه بندی موضوعی

بایگانی

درباره

پیوندها

کلمات کلیدی