Моделирование взаимодействия поверхностных волн с подводным трубопроводом

Abstract

Рассматривается краевая задача взаимодействия поля поверхностных гравитационных волн с подводным трубопроводом при произвольном зазоре между поверхностью дна и трубой. Используются приближения потенциального обтекания и линейных волн малой амплитуды (волн Эйри). Выполнены численные эксперименты для расчета полей волновых скоростей и давления при различных значениях фазы волнового возмущения и относительного зазора между трубопроводом и поверхностью дна. Численные эксперименты показали, что при определённых величинах относительного зазора и чисел Келегана-Карпентера наблюдается локальное увеличение (на 30...35%) скорости обтекания трубопровода. Этот же диапазон относительного зазора и чисел Келегана-Карпентера соответствует аномальным величинам горизонтальных и вертикальных гидродинамических коэффициентов волнового обтекания трубопровода по данным лабораторных экспериментов [1].

Розглядається краєва задача взаємодiї поля поверхневих хвиль з пiдводним трубопроводом при довiльному зазорi мiж поверхнею дна та трубою. Використовуються наближення потенцiйного обтiкання та лiнiйних хвиль малої амплiтуди (хвиль Ейрi). Виконанi чисельнi експерименти для разрахунку полiв хвильових швидкостей та тиску при рiзних значеннях фази хвильового збурення та вiдносного зазору мiж трубопроводом та поверхнею дна. Чисельнi експерименти показали, що при визначених значеннях вiдносного зазору та чисел Келегана-Карпентера спостерiгається мiсцеве збiльшення (на 30...35%) швидкостi обтiкання трубопроводу. Цей же дiапазон вiдносного зазору та чисел Келегана-Карпентеру вiдповiдає аномальним значенням горизонтальних та вертикальних гiдродинамiчних коефiцiєнтiв хвильового обтiкання трубопроводу на пiдставi лабораторних експериментiв [1].

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 potential flow and linear waves of small amplitudes approximations (Airy waves) are used. The numeral calculations for wave velocities and pressure at different values of the wave perturbation phases and relative gap between pipeline and seabed surface are carried out. The numeral calculations are shown that the local velocity increase (30...35%) are observed for certain values of the relative gap and Keulegan-Carpenter numbers. This range of the relative gap and Keulegan-Carpenter numbers corresponds to the anomalous values of the drag and lifting hydrodynamic coefficients of the wave flow around the pipeline on the laboratory tests [1].