Deniz boru hatları etrafındaki yerel zemin hareketlerinin FLOW 3D ile modellenmesi
Modelıng of the local soıl movement around submarıne pıpelınes wıth usıng FLOW 3D
Yazar: VAHDİ ABDİ
Danışman: DOÇ. DR. BİROL KAYA
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
İnşaat mühendisliğinin bir dalı olan kıyı mühendisliği araştırmalarından birini de su altı boru hatları oluşturmaktadır. Bu hatlar, geleneksel kullanımı olan deniz deşarjlarının yanı sıra, özellikle son yıllarda petrol, doğalgaz v.b. akışkanların taşınımı ve adalara su iletimi gibi özel amaçlarla da kullanılmaktadır. Bu mühendislik sistemlerinin stabilitelerini ekonomik ömürleri boyunca sürdürmeleri oldukça önem taşımaktadır. Bu yapılar özellikle yakın kıyı bölgesinde dalga ve/veya akıntı etkilerine sürekli ve tekrarlı bir şekilde maruz kalmaktadır. Bu durumda aşınabilir bir zemin üzerine oturan su altı boru hatları etrafında yerel zemin hareketleri oluşmakta ve bu durum hattın stabilitesini etkilemektedir.

Gerçekleştirilen çalışma, yukarıda bahsedilen konunun Flow3D yazılımı kullanılarak iki boyutlu olarak modellenmesini içermektedir. Flow3D, sıvı ve gazların dinamik davranışları iki ve üç boyutlu olarak modelleyen ve inceleyen bir akışkanlar mekaniği yazılımı olup, serbest yüzeyli akışlarının araştırmasında sonlu hacimler yöntemini kullanan ideal bir programdır. Geliştirilen model sonuçlarının doğrulanması için aynı konuda üniversitemizde gerçekleştirilmiş bir doktora tezi kapsamındaki deney sonuçları kullanılmıştır. Bu tez çalışması için Dokuz Eylül Üniversitesi Hidrolik Laboratuvarında yer alan dalga kanalında gerçekleştirilen deneylerin, sayısal model sonuçları ile karşılaştırılabilmesi için Flow3D modeline dalga kanalının geometrisi yansıtılmıştır.

Flow3D modeli, sonuçları karşılaştırılan deney düzeneğinde olduğu gibi, üç farklı boru çapı, üç farklı taban malzemesi ve dört farklı dalga durumu için gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar yalnızca sonuçların karşılaştırılması için değil aynı zamanda sayısal model parametrelerinin en iyilemesi için de kullanılmıştır. Sonuç olarak, geliştirilen Flow3D modelinin incelenen fiziksel olayı doğru bir şekilde benzeştirdiği sonucuna varılmaktadır. Hem oyulmanın gelişim bölgesi hem de nihai oyulma derinlikleri açısından model oldukça iyi sonuçlar sunmaktadır.

Abstract:
One branch in civil engineering is coastal engineering that concerned with submarine pipelines. Recently underwater pipelines use for discharge and transferring petroleum, oil, gas, liquids, etc. even water to different islands for specific aim. This engineering system is very important economically for stability of pipelines in long term. These structures continuously exposure to the wave and flow effects specially in coastal regions. In this situation stability of submarine pipelines that are laid on the erodible bed are affected by local scour phenomenon.

In this research, the issues above mentioned, are modeled in two dimensions using Flow-3D software. Flow 3D is a fluid mechanics software which assistances to studying dynamic behavior of liquids and gases as two and three dimensional modeling. Flow-3D is an ideal software to compute free-surface flows using finite-volume method. For developing the model, the results of a doctoral thesis on the same subject are used. The results of experiments that carried out at the waves of the channel in the Hydraulics Laboratory located in Dokuz Eylül University, gave as a data to Flow-3D software in order to compare.

Flow-3D model was carried out for three different pipe diameters, three different bed materials and four different wave state and the results of experiments are compared. Not only the results used for the comparison of experimental results it is also used to make the best numerical model parameters. Finally, the developed model examined accurately by Flow-3D, gave similar results with the physical events. In terms of the model, both scour temporal development region and the final scour depth gave very good results. In future research, models of physical phenomena in the third dimension by entering the circuit will be possible to simulate a much higher accuracy.