Effect of Hydrodynamic Forces on Spanning Pipes

Abstract

In this study the spanning behavior of submerged pipes are analyzed and discussed. In the order to do so the limits of Reynolds number less than 3.5 105 and Keulegan Carpenter number is between 4 and 7acsepted as limitation of the work. Under this limitation it is clear that even at low orbital velocities momentum initiates at intermediate depth. Therefore the current velocity and orbital velocity at intermediate depth are computed to determine the in-line and cross-flow net forces on spanning submarine pipe. These forces were useful while calculating the maximum deflections and moment that occurs at the mid length of the pin supported pipes. The magnitude of yield stress of HDPE pipes are then compared with the maximum bending stress of the pipe in the order to calculate the critical spanning length of different HDPE pipe diameter and thicknesses. The results show similarity with the model which was generated for spanning steel pipes. This deflection calculated for simply support pipes and also modelled in the ANSYS software. Keywords: Vortex, Drag force, Inertia force, HDPE, Span length.

ÖZ : Bu çalışmada batık borular üzerine gelen yayılı yüklerin boru davranışına yaptığı etkinin analizi yapılmış ve tartışılmıştır. Çalışmanın limitasyonu Reynolds sayısının 3.5 x 105’den küçük ve Keulegan Carpenter numarasının 4 ve 7 arasında sınırlandırılmasını öngörmektedir. Bu sınırlar içerisinde dalgadan dolayı oluşmakta olan yörüngesel hızların boru etrafındaki momentum hareketlerini aktive ettiği bilinmektedir. Bu nedenle orta derinlikteki batık boruların üzerine etki eden akıntı hızları ve yörünge hızı boruya dik ve boru boyunca hesaplanmış ve hızların yarattığı tüm kuvvetler tanımlanmıştır. Boruya dik ve paralel etki eden kuvvetler borunun orta noktasında maksimum deplasmanları oluşturmuş ve bu kuvvetlerin bir çift vortex oluşumuna olanak sağladığı gözlenmiştir. HDPE borularda maksimum momentlerin yarattığı gerilmeler borunun akma gerilmesi ile karşılaştırılmış ve altı oyulan askıdaki boruların maksimum askı uzunluğu hesaplanmıştır. Sonuçlar çelik boruları kapsayan daha önce türetilmiş denklemlerle karşılaştırılmıştır. Her iki sonuçlar da birbirleri arasında benzerlik göstermişlerdir. Ayni samanda borularda oluşan deplasmanlar ANSYS yazılımı ile modellenmiş ve sonuçlar bilindik denklem ile karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Vortex, Sürükle kuvveti, Atalet kuvveti, HDPE, Span uzunluğu