مطالعه عددی اندرکنش سیال- سازه در کیسه های هوا بعنوان لایه های کاهنده نیروهای دریا و تاثیر آن بر شناورها(مطالعه تاثیر بالاروی امواج)

در این پژوهش یک مطالعه عددی و مبتنی بر شبیه سازی های پیشرفته جهت بررسی اندرکنش سیال–سازه در کیسه های هوا به عنوان لایه های کاهنده نیروهای محیطی دریا ارائه می شود. هدف اصلی تحقیق، تحلیل میزان اثربخشی نصب کیسه های هوا در کاهش بارهای هیدرودینامیکی ناشی از پدیده بالاروی امواج و بررسی نقش آن ها در بهبود عملکرد و ایمنی شناورها تحت شرایط دریایی خشن است. برای مدل سازی دقیق میدان جریان، از نرم افزار متن باز OpenFOAM استفاده شده است و به جهت دقت در تحلیل عددی، مدل عددی با استفاده از آزمایشگاه فلوم صحت سنجی گردید. به جهت دقت در تحلیل، مدلسازی عددی و صحت سنجی آزمایشگاهی براساس فیزیک یکی از بنادر جنوب کشور در مقیاس واقعی آزمایشگاه صورت پذیرفت. مدل سازی سازه ای کیسه ها بر پایه رفتار غشایی غیرخطی و با در نظر گرفتن تغییرشکل های بزرگ، خواص ماده و فشار داخلی انجام گرفته است. نتایج عددی نشان می دهد استفاده از کیسه های هوا می تواند منجر به کاهش قابل توجه فشارهای اوج، نیروهای ضربه ای، شتاب های انتقالی و حتی ارتفاع موثر بالاروی امواج بر بدنه شناور شود. همچنین تحلیل پارامتری انجام شده بر روی فشار داخلی، سختی غشایی و ضخامت کیسه ها نشان می دهد که انتخاب پارامترهای مناسب می تواند ظرفیت جذب انرژی سیستم را به شکل چشمگیری افزایش دهد. یافته های این پژوهش نشان می دهد که استفاده از کیسه های هوا نه تنها راهکاری موثر برای کاهش بارهای هیدرودینامیکی است، بلکه می تواند رویکردی نوآورانه در طراحی سامانه های حفاظتی شناورها و افزایش پایداری سازه های دریایی در محیط های متلاطم محسوب شود.

کلیدواژه ها:

اندرکنش سیال و سازه ، کیسه هوا ، بالاروی امواج ، نرم افزار OpenFOAM