מטרת הפרוטוקול היא לאפשר ויזואליזציה של שדות הזרימה המפורטים וקביעת ההטיה הכמעט-מאובית והלחצים הרגילים בתוך חור שאינו מלווה בשיווי משקל הנגרם על ידי צינור רוטט.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
ויזואליזציה של שדה זרימה סביב צינור רטט בתוך שיווי משקל החור לסרוק
במאמר זה
סיכום
תקציר
שיטה ניסיונית מוצגת במאמר זה כדי להקל על ויזואליזציה של שדות הזרימה המפורטים וקביעת ההטיה הכמעט-מאובית והלחצים הרגילים בתוך חור שאינו שיווי משקל הנגרם על ידי צינור רוטט. שיטה זו כוללת את היישום של מערכת הרטט צינור ב flume ישר, תמונה חלקיקים בזמן שנפתרה (PIV) מערכת מעקב הזחה צינור מדידות שדות זרימה. סדרת זמן העקירה של צינור הרטט מתקבלות באמצעות אלגוריתמי המתאם החוצה. השלבים לעיבוד לנפח גלם של חלקיקים גולמיים המתקבלים באמצעות PIV שנפתרה הזמן מתוארים. שדות הזרימה המפורטים מפורטים סביב קו הצינורות הרוטט בשלבי רטט שונים מחושבים באמצעות אלגוריתם התאמה מרובה מרווחי זמן, כדי למנוע שגיאת הטיית הזחה באזורי הזרימה באמצעות מעבר מהירות גדול . על-ידי החלת טכניקת השינוי האדוה, התמונות שנלכדו באותו שלב רוטט מקוטלגים במדויק לפני השגת שדות המהירות שלב-ממוצעים. היתרונות המרכזיים של טכניקת המדידה של הזרימה המתוארים בנייר זה הם שהוא בעל רזולוציה גבוהה מאוד ומרחבית, וניתן להשתמש בו זמנית כדי להשיג את הדינמיקה של הצינור, שדות הזרימה ומדגיש זרימת הגבול הקרוב. באמצעות טכניקה זו, מחקרים מעמיקים יותר של שדה הזרימה דו מימדי בסביבה מורכבת, כגון זה סביב צינור רוטט, ניתן לנהל כדי להבין טוב יותר את המנגנון לסרוק מתוחכם הקשורים.
מבוא
צינורות subsea נמצאים בשימוש נרחב בסביבות offshore למטרת נוזל או הידרו פחמן מוצרים הובלה. כאשר צינור ממוקם על קרקעית הים חרושים, חור לסרוק סביב הצינור הוא עשוי להיווצר בגלל גלי, זרמים או תנועות דינמיות של צינור עצמו (כפוי ברטט או מערבולת המושרה-רטט)1,2. כדי לשפר את ההבנה של מנגנון לסרוק סביב צינור תת ימיים, מדידות של שדות הזרימה הסוערת והערכות של הטיה המיטה ומדגיש נורמלי בתוך הצינור-נוזלי-קרקעית התקשורת האזור הם חיוניים בנוסף מדידות של מימד החור לסרוק1,2,3,4,
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. בדיקת בטיחות מעבדה
- סקור את כללי הבטיחות הנוגעים לשימוש במערכת הלייזר והפלולי.
- ודא שדרישות האימון הבטיחותי של המעבדה הינן מולאו.
הערה: בניסוי זה, קבוצה של 5w קירור אוויר מתמשך לייזר גל עם אורך גל של 532 ננומטר וזכוכית צדדית ישר תעלת (איור 1) עם ממדים של 11 m אורך, 0.6 m רוחב, ו 0.6 m עומק משמשים. להלן המלצות הבטיחות הבסיסיות לשני מכשירים אלה:- בדוק את משטחי השתקפות פוטנציאליים בקו הלייזר לפני בדיקה; ללבוש משקפי בטיחות בעת הפעלת מכשיר הלייזר.
- הימנע לקבל עיניים ברמה של קרן לייזר במהלך הניסויים ולהיות זהירים של אורות לייזר משתקף בעת טיפול אלמנטים אופטיים או כלים רפלקטיביים.
- ודא שצינור המי....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
דוגמה להשוואה בין התמונה הגולמית והתמונה המעובדת של displacements הצינור מעקב וחישוב מהירות מיידית מוצג באיור 3. כפי שמוצג באיור 3b, חלקיקי הזריעה והרעש בתמונה הגולמית מסוננים וקצה הצינור הנוצץ נשמר כדי לקבל את סדרת זמן התזוזה. כפי שמוצג באיורים 3 ג, מחליקי בהיר/השתקפויות סביב חלקיקי הזריעה, קצה צינור ומשטח של קרקעית הים מסוננים על ידי הפילטר של לפלסיאן. דוגמה לסדרת זמן ההזחה של קו הצינור הרוטט מוצגת באיור 4.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
הפרוטוקול המוצג במאמר זה מתאר שיטה להדמיה של שדות הזרימה הדו-ממדיים וקביעת שדות המתח של הזרימה הכמעט-ממדית סביב צינור רוטט כפוי בחור שאינו מאזן שיווי משקל באמצעות טכניקות PIV. מאז התנועה צינור מעוצב הוא חד מימדי לאורך y כיוון, הכנת וכוונון מודל צינור ומערכת רטט להגשים מטרה זו הן מוקדמות קריטי עבור תוצאה מוצלחת. כל תנועות בלתי רצויות של צינור לאורך כיוון x עלול לגרום שדות זרימה סימטרית לסרוק את היווצרות החור סביב צינור רוטט. מלבד השפעות המנגנון, הבחירה של תדירות רטט ומשרעת של צינור עבור הניסויים הוא גם ח.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
. למחברים אין מה לגלות
תודות
עבודה זו נתמכת על ידי קרן המדענים הצעירים של הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (51709082) ואת קרנות המחקר הבסיסי של האוניברסיטאות המרכזיות (2018B13014).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| תוכנת בקרת מצלמה | Vision Research | Phantom PCC 2.6 | בקרת מצלמה, איסוף ועיבוד נתוני תמונה |
| עדשת מצלמה | Nikon Chiyoda | Nikor 60 מ"מ, f=2.8 עדשת פריים | |
| לייזר גל רציף | בייג'ינג לייזרווייב אופטואלקטרוניקה טכנולוגיה ושות', בע"מ | מקור לייזר PIV; לייזר Nd:YAG, 532 ננומטר; קירור אוויר | |
| מצלמה מהירה | Vision Research | Phantom Miro LAB 320 | הקלטת נתוני תמונה |
| אופטיקה ליצירת גיליון לייזר | Thorlabs Inc | הפוך את הלייזר הנקודתי ליריעת לייזר דקה | |
| דגם | צינור ZONCEPZ SOLUTIONS | גליל אקרילי בקוטר 35 מ"מ | |
| מערכת רטט בצנרת | ZONCEPZ SOLUTIONS | מורכב ממנוע ניתוק, שני קפיצי חיבור ומסגרות תומכות בצנרת. | |
| תוכנת חישוב PIV | AXESEA Engineering Technology Limited Co. | PISIOU | עיבוד נתוני תמונה להשגת שדות זרימה ותזוזות צנרת |
| חומרי זריעה PIV | אבקת אלומיניום Shimakyu | ||
| פלום מחזורי | SZU ENGINEERING PTE LTD | זכוכית באורך 11 מ', רוחב 0.6 מ' ועומק 0.6 מ' | |
| תלת-תרמיל | MANFROTTO | מק"ט MT190GOC4US 410 | Camara תומך |
מקורות
- Fredsøe, J. Pipeline-seabed interaction. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering. 142 (6), 03116002(2016).
- Larsen, B. E., Fuhrman, D. R., Sumer, B. M. Simulation of wave-plus-current scour beneath submarin....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
