एक संतुलन Scour छेद के भीतर एक कंपन पाइप लाइन के आसपास प्रवाह क्षेत्र का दृश्य
Summary
प्रोटोकॉल का लक्ष्य विस्तृत प्रवाह क्षेत्रों के दृश्य और एक हिल पाइप लाइन द्वारा प्रेरित एक संतुलन परिमार्जन छेद के भीतर निकट सीमा कतरनी और सामान्य तनाव के निर्धारण को सक्षम करने के लिए है।
Abstract
एक प्रयोगात्मक विधि विस्तृत प्रवाह क्षेत्रों के दृश्य और एक संतुलन परिमार्जन छेद एक हिल पाइप लाइन द्वारा प्रेरित भीतर निकट सीमा कतरनी और सामान्य तनाव के निर्धारण की सुविधा के लिए इस पत्र में प्रस्तुत किया है. इस विधि में एक सीधे flume में एक पाइप लाइन कंपन प्रणाली के कार्यान्वयन शामिल है, पाइप लाइन विस्थापन और प्रवाह क्षेत्रों माप के लिए एक समय हल कण छवि velocimetry (PIV) प्रणाली. कंपमान पाइप लाइन के विस्थापन समय श्रृंखला पार सहसंबंध एल्गोरिदम का उपयोग करके प्राप्त कर रहे हैं. समय हल PIV का उपयोग करके प्राप्त कच्चे कण लादेन छवियों के प्रसंस्करण के लिए कदम वर्णित हैं. विभिन्न हिल चरणों में हिल पाइप लाइन के आसपास विस्तृत तात्कालिक प्रवाह क्षेत्रों एक बड़े वेग ढाल के साथ प्रवाह क्षेत्रों में विस्थापन पूर्वाग्रह त्रुटि से बचने के लिए एक बहु-समय अंतराल पार सहसंबंध एल्गोरिथ्म का उपयोग करके गणना कर रहे हैं . तरंगसंच रूपांतरण तकनीक को लागू करने से, एक ही हिल चरण है कि कब्जा कर लिया छवियों सही चरण औसत वेग क्षेत्रों प्राप्त कर रहे हैं पहले सूचीबद्ध कर रहे हैं. इस कागज में वर्णित प्रवाह माप तकनीक के प्रमुख लाभ यह है कि यह एक बहुत ही उच्च लौकिक और स्थानिक संकल्प है और एक साथ पाइप लाइन गतिशीलता प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, प्रवाह क्षेत्रों, और पास सीमा प्रवाह तनाव. इस तकनीक का उपयोग करके, एक जटिल वातावरण में 2-आयामी प्रवाह क्षेत्र के अधिक गहराई से अध्ययन, जैसे कि एक हिल पाइप लाइन के आसपास, बेहतर संबद्ध परिष्कृत परिमार्जन तंत्र को समझने के लिए आयोजित किया जा सकता है।
Introduction
सबसी पाइपलाइनों का व्यापक रूप से तरल पदार्थ या हाइड्रो-कार्बन उत्पादों के परिवहन के उद्देश्य के लिए अपतटीय वातावरण में उपयोग किया जाता है। जब एक पाइप लाइन एक erodible seabed पर रखा जाता है, पाइप लाइन के चारों ओर एक दस्त छेद लहरों, धाराओं या पाइप लाइन के गतिशील गति के कारण ही फार्म की संभावना है (बल-कंपन या भंवर प्रेरित कंपन)1,2. एक subsea पाइप लाइन के आसपास परिमार्जन तंत्र की समझ में सुधार करने के लिए, अशांत प्रवाह क्षेत्रों की माप और बिस्तर कतरनी और पाइप लाइन के भीतर सामान्य तनाव के आकलन के अलावा आवश्यक हैं परिमार्जन छेद आयाम1,2,3,4,5,6,7के मापन . एक वातावरण में जहां बिस्तर कतरनी और सामान्य तनाव बहुत मुश्किल है निर्धारित किया जा करने के लिए क्योंकि प्रवाह क्षेत्र अस्थिर है और नीचे सीमा किसी न किसी है, मापा तात्कालिक निकट सीमा तनाव (सीमा के ऊपर लगभग 2 मिमी पर) हो सकता है उनके सरोगेट8,9के रूप में इस्तेमाल किया जाता है . पिछले कुछ दशकों में, एक हिल पाइप लाइन के आसपास दस्त का अध्ययन किया गया है और मात्रात्मक परिमार्जन छेद3,4के भीतर पाइप लाइन के आसपास परिष्कृत प्रवाह क्षेत्रों के मूल्यों को पेश किए बिना प्रकाशित किया गया है, 5,10,11,12,13,14,15,16,17, 18. इसलिए, इस विधि कागज का लक्ष्य विस्तृत प्रवाह क्षेत्रों visualizing के लिए एक उपन्यास प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रदान करने के लिए और एक संतुलन परिमार्जन छेद एक मजबूर हिल पाइप लाइन द्वारा प्रेरित भीतर के पास सीमा कतरनी और सामान्य तनाव निर्धारित करने के लिए है. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस अध्ययन में पाइप लाइन-fluid-seabed बातचीत प्रक्रिया एक शांत पानी के वातावरण में है बजाय उन दिशात्मक धाराओं और लहरों के साथ उन लोगों के बजाय.
इस प्रयोगात्मक विधि में दो महत्वपूर्ण घटक होते हैं, अर्थात्, (1) पाइपलाइन का अनुकरण (बलित) कंपन; और (2) पाइप लाइन के आसपास प्रवाह क्षेत्रों की माप. पहले घटक में, हिल पाइप लाइन एक हिल प्रणाली है, जो एक इमदादी मोटर, दो जोड़ने स्प्रिंग्स, और पाइप लाइन का समर्थन फ्रेम है का उपयोग करके एक प्रयोगात्मक flume में नकली था. विभिन्न कंपन आवृत्तियों और आयाम मोटर गति और जोड़ने स्प्रिंग्स के स्थान का समायोजन करके नकली किया जा सकता है। दूसरे घटक में, समय-समाधान कण छवि वेलोसिमिट्री (पीआईवी) और तरंगित परिवर्तन तकनीकों को विभिन्न पाइपलाइन कंपन चरणों में उच्च लौकिक और स्थानिक संकल्प प्रवाह क्षेत्र डेटा प्राप्त करने के लिए अपनाया गया था। समय हल PIV प्रणाली एक सतत लहर लेजर, एक उच्च गति कैमरा, बोने कणों, और पार सहसंबंध एल्गोरिदम के होते हैं. यद्यपि पीवी तकनीकों का व्यापक रूप से उपयोग सतत अशांत प्रवाह क्षेत्र19,20,21,22,23,24,25प्राप्त करने में किया गया है , जटिल अस्थिर प्रवाह क्षेत्र स्थितियों में अनुप्रयोग, जैसे पाइप लाइन-fluids-seabed बातचीत के मामले, अपेक्षाकृत सीमितहैं 8,9,26,27. शायद इसका कारण यह है कि PIV तकनीकों के पारंपरिक एकल-समय अंतराल पार-सहसंबंध एल्गोरिथ्म अस्थिर प्रवाह क्षेत्रों में प्रवाह सुविधाओं को सटीक रूप से कैप्चर करने में असमर्थ है जहां एक अपेक्षाकृत उच्च वेग प्रवणता9मौजूद है, 20| इस काग़ज़ में वर्णित विधि बहु-अंतराल पार सहसंबंधएल्गोरिथ्म 9,28का उपयोग करके इस समस्या को हल कर सकती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पत्र में प्रस्तुत प्रोटोकॉल दो आयामी प्रवाह क्षेत्रों के दृश्य और PIV तकनीकों का उपयोग करके एक संतुलन परिमार्जन छेद में एक मजबूर कंपकंपी पाइप लाइन के आसपास के पास सीमा प्रवाह तनाव क्षेत्रों के निर्ध?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (51709082) के युवा वैज्ञानिक कोष और केंद्रीय विश्वविद्यालयों (2018B13014) के लिए मौलिक अनुसंधान कोष द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Camera control software | Vision Research | Phantom PCC 2.6 | Camera control, image data acquisition and processing |
| Camera lens | Nikon Chiyoda | Nikor 60mm, f=2.8 prime lens | |
| Continuous wave laser | Beijing Laserwave optoelectronics technology co. ltd. | PIV Laser source; Nd:YAG laser, 532 nm; air-cooling | |
| High-speed camera | Vision Research | Phantom Miro 120 | Image data recording |
| Laser sheet forming optics | Thorlabs Inc | Transform the point laser to a thin laser sheet | |
| Pipeline model | ZONCEPZ SOLUTIONS | Acrylic cylinder with a diameter of 35 mm | |
| Pipeline vibration system | ZONCEPZ SOLUTIONS | Consists of a sever motor, two connecting springs and pipeline supporting frames. | |
| PIV calcuation software | AXESEA Engineering Technology Limited Co. | PISIOU | Image data processing for obtaining flow fields and pipeline displacements |
| PIV seeding materials | Shimakyu | Aluminum powder with a diameter of 10um | |
| Recirculating flume | SZU ENGINEERING PTE LTD | Glass-sided, 11 m long, 0.6 m wide, and 0.6 m deep | |
| Tri-pod | MANFROTTO | SKU MT190GOC4US 410 | Camara supporting |
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