Three-dimensional flow around a free-spanned pipeline is simulated using a fractional step finite element method. The Reynolds number, based on the pipe-diameter and the approaching flow velocity, is set at 500 and 5~10~ to simulate both laminar and turbulent flow; In high Reynolds number case, Smagorinsky SGS closure is used to model the turbulent flow. It was found, from the limited amount of numerical data, that a spiral vortex tube is formed around the span shoulder and extends around the span shoulder, which is quite similar to the assumption made by Sumer and Fredsoe. It is also found that there are significant shear stress concentrations in the span shoulder area. The reasons for the shear stress concentration are discussed

چكيده

جريان سه بعدي پيرامون يك خط لوله با دهانه آزاد با استفاده از يك روش المان محدود گام كسري شبيه سازي شده است. عدد رينولدرز، بر اساس قطر لوله و سرعت جريان، در اعداد 500  و 5* 10⁵  براي شبيه سازي جريان آرام و جريان متلاطم، قرار داده شده است. در حالت عدد رينولدرز بالا از مدل Smaogorinsky SGS براي مدل كردن جريان متلاطم استفاده شده است. از داده هاي محدود عددي ديده شد كه يك گردابه مارپيچی حول شانه دهانه تشكيل شده و در امتداد آن گسترش مي يابد. و اين كاملا" شبيه فرض Sumer و  Fredsǿe مي باشد. همچنين ديده شد كه تمركز تنش برشي قابل ملاحظه اي در ناحيه شانه دهانه وجود دارد. دلايل اين تمركز تنش برشي در اينجا بحث شده اند.

1-مقدمه

هنگامي كه يك خط لوله بر روي بستر فرسايش پذير دريا جاگذاري مي شود، يك دهانه آزاد مي تواند در نتيجه آب شستگي موضعي زير خط لوله تشکیل شود. یکي از مهمترين موارد در طراحي پايداري خطوط لوله، ارزيابي طول دهانه آزاد و نرخي است كه در آن، دهانه آزاد  در راستاي دهانه ودر نتيجه آب شستگي موضعي، توسعه مي يابد. هم طول دهانه آزاد و هم نرخ توسعه آب شستگي وابسته به شرايط جريان پيرامون شانه‌هاي دهانه اند. از آنجا كه بيشتر تحقيقات در منابع باز محدود به عمق يا گسترش آب شستگي در جهت عمود بر محور خط لوله بوده است، دانش نوجود در ارتباط با توسعه سه بعدي آب شستگي اطراف خطوط لوله بسيار محدود اند...