Моделирование взаимодействия поверхностных волн с подводным трубопроводом

Abstract

Рассматривается краевая задача взаимодействия поля поверхностных волн с подводным трубопроводом при произвольном зазоре между поверхностью дна и трубой. Используются соотношения нестационарного вязкого обтекания и линейных поверхностных волн малой амплитуды (волн Эйри). Выполнены численные эксперименты для расчета полей волновых скоростей, горизонтальных и вертикальных сил, действующих на трубопровод при различных значениях фазы волнового возмущения и относительного зазора между трубопроводом и поверхностью дна. Численные эксперименты показали хорошее совпадение вычисленных значений гидродинамических коэффициентов с данными лабораторных экспериментов [1] при больших значениях чисел Келегана-Карпентера, K, соответствующих развитому турбулентному потоку (K > 5).

Розглядається краєва задача взаємодiї поля поверхневих хвиль з пiдводним трубопроводом при довiльному зазорi мiж поверхнею дна та трубою. Використовуються спiввiдношення нестацiонарного в'язкого обтiкання та поверхневих лiнiйних хвиль малої амплiтуди (хвиль Ейрi). Виконанi чисельнi експерименти для розрахунку полiв хвильових швидкостей, горизонтальних та вертикальних сил, якi дiють на трубопровiд при рiзних значеннях фази хвильового збурення та вiдносного зазору мiж трубопроводом та поверхнею дна. Чисельнi експерименти показали гарну збiжнiсть розрахованих значень гiдродинамiчних коефiцiєнтiв з результатами лабораторних експериментiв [1] при великих значеннях чисел Келегана-Карпентера, K, що вiдповiдають розвиненiй турбулентнiй течiї (K > 5).

The boundary values problem of the interaction between field of the surface gravity waves with the underwater pipeline at arbitrary gap between seabed surface and pipeline is considered. The time-dependent viscous flow and linear waves of small amplitudes approach (Airy waves) are used. The numeral calculations for wave velocities, the drag and lifting hydrodynamic forces, acting on the pipeline at different values of the wave perturbation phases and relative gap between pipeline and seabed surface are carried out. The numeral calculations are shown a good coincidence of the calculated hydrodynamic coefficients with laboratory tests [1] at Keulegan-Carpenter numbers, K, corresponded to advanced turbulence (K > 5).