Optimization design of a honeycomb-hole submarine pipeline under a hydrodynamic landslide impact

Guo, Xingsen; Nian, Tingkai; Fan, Ning; Jia, Yonggang

doi:10.1080/1064119x.2020.1801919

Cited by 30 publications

(9 citation statements)

References 35 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The formation mechanism of the models is explained as follows. At point A 1 and A 2 , the landslide body with a certain initial velocity enters the domain from the inlet and pushes the seawater in front so that the originally stationary seawater begins to accelerate to a higher velocity and first impacts the monopile, causing a sharp increase of the force [31]. As the landslide moves forward, the left end and right ends of the pile can be divided into upstream and downstream zones.…”

Section: Load Characteristic Of the Pilementioning

confidence: 99%

“…Next, some researchers extended the previous works to study the normal and longitudinal interaction forces at different impact angles of submarine debris flows [23][24][25]. Afterwards, more factors on the drag force, such as suspension height [26][27][28], temperature of submarine debris flows [29], shape of the pipeline [30][31][32], strain-softening effects on soil strength [33], were also considered. In addition, some studies [34,35] used the material point method to investigate impact forces on pipelines, while an explanation of the mechanism of peak force was provided by [36,37].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Numerical Study on Interaction between Submarine Landslides and a Monopile Using CFD Techniques

Chen

Liao

2021

JMSE

View full text Add to dashboard Cite

Offshore installations with pile foundations in shallow water are vulnerable to submarine landslides, which cause serious damage to engineering facilities, loss of life, and loss of money. Due to a shortage of real observation data and the difficulty of reproduction, we lack insight into the interaction behavior between submarine landslides and monopiles. This study capitalized on ANSYS Fluent 20.0 to develop a three-dimensional biphasic (water and slurry) numerical model. This CFD model was used to analyze the interaction between a monopile and submarine landslides at different flow heights. The velocities of submarine landslides were from low to high values. Two modes of interactional forces acting on the monopile are proposed, which are (i) interaction force with peak value and (ii) interaction force without peak value. The influence of flow height and velocity on interaction forces was investigated. Results show that the effect of the flow heights on the interaction force is significant at low velocity stage, while the peak force representing a hazard level of the pile was non-negligible under high flow velocity and low flow height conditions, which should be considered in a future study. The related mechanisms are revealed with a hybrid model considering different components of the force.

show abstract

Section: Load Characteristic Of the Pilementioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Study on Interaction between Submarine Landslides and a Monopile Using CFD Techniques

Chen

Liao

2021

JMSE

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The number of independent π can be known by the π Theorem to be four (7 − 3 = 4). The Similarly π Theorem is the Similarly Second Theorem expressed as if a phenomenon can be described by Equation (14).…”

Section: Similarity Principle and Derivation Of Similar Normsmentioning

confidence: 99%

“…In order to analyze the influence of riser platform on pipe laying, Santillan [13] established the balance equation of flexible pipe from the perspective of vibration sensitivity of flexible pipe, obtained the relationship between riser buoyancy and riser axial force through analysis and solution, and verified the conclusion through experiments. Xing-sen Guo [14] has conducted an in-depth exploration of pipes with honeycomb holes. Hui Liang [15] established a fine finite element model considering the complex surface contact behavior of the curve section under the framework of ABAQUS.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Scaled Model Simulation and Experimental Verification of Submarine Flexible Pipeline Laying System

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

In order to adapt to the complex and changeable marine environment such as wind, wave, and current, the physical simulation experiment is usually needed in the design of a deep-sea flexible pipeline-laying system. In reality, the flexible pipeline-laying system is very large, and the experimental cost is huge. Therefore, when analyzing this system, it is necessary to carry out scaled model experiments to verify the rationality of it. Taking the flexible pipeline-laying system working under four-level sea conditions as an example, this paper deduces the similarity criteria of the scaled model according to the similarity theory. According to the required experimental site, the sizes and materials of the model are selected, and then the physical quantities of the model and their similarity ratio corresponding to the prototype are determined. According to the physical quantities of the experimental model, the similarity of dynamic characteristics and structural strength between the model and the prototype are verified by Adams and ANSYS Workbench. The research shows that the scaled model and prototype based on similarity theory can meet the established similarity relationship, and the scaled model experiment is an effective way to verify the rationality of the design of a flexible pipeline-laying system.

show abstract

“…Πειραματική διάταξη μεγάλης κλίμακας για την προσομοίωση πλευρικής κατολίσθησης σε θαμμένο αγωγό (Sarvanis et al, 2018). (Berger et al, 2019;Chatzidakis et al, 2015), ή διατομών που μειώνουν τη δύναμη που ασκείται από μία λασπορροή (Guo et al, 2020). Rasouli & Fatahi, 2020) και πλαστικών αδρανών (Ni, Qin, et al, 2018;Sim et al, 2012).…”

Section: κατολίσθησηunclassified

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Χατζηδάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι υδρογονάνθρακες, όπως το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, αποτελούν τη σημαντικότερη πηγή ενέργειας της εποχής μας. Λόγω των αυξανόμενων αναγκών του σύγχρονου πολιτισμού, η εξαγωγή υδρογονανθράκων συνεχίζεται διαρκώς από όλο και περισσότερα χερσαία και υποθαλάσσια κοιτάσματα. Η μεταφορά τους στα αστικά και βιομηχανικά κέντρα κατανάλωσης γίνεται -μεταξύ άλλων- μέσω αγωγών υδρογονανθράκων, οι οποίοι ανήκουν στα ενεργειακά δίκτυα κοινής ωφέλειας (ΔΚΩ). Οι αγωγοί αυτοί αποτελούν έργα υποδομής μεγάλης κλίμακας και στρατηγικής σημασίας. Η σπουδαιότητά τους γίνεται φανερή από το γεγονός ότι γίνονται συχνά αντικείμενο έντονων αντιπαραθέσεων μεταξύ εταιρειών και κρατών, αλλά και από τις δυσμενέστατες συνέπειες και τις ανυπολόγιστες ζημιές που μπορεί να προκαλέσει μία πιθανή αστοχία τους στην κοινωνία, στην οικονομία και στο περιβάλλον. Οι αγωγοί μεταφοράς υδρογονανθράκων μπορούν να εκτείνονται σε αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων, τόσο χερσαία όσο και υποθαλάσσια, φτάνοντας σε βάθη εκατοντάδων μέτρων υπό εξαιρετικά δυσμενείς και αβέβαιες συνθήκες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εκτίθενται σε ένα πολύ μεγάλο εύρος κινδύνων, τόσο φυσικών όσο και ανθρωπογενών. Ένας από τους μεγαλύτερους κινδύνους που καλούνται να αντιμετωπίσουν είναι οι σεισμικοί γεωκίνδυνοι, όπως η ισχυρή εδαφική κίνηση, η διαρρήξεις ρηγμάτων, οι κατολισθήσεις και οι ρευστοποιήσεις εδαφών. Τα παραπάνω φαινόμενα προκαλούν παροδικές και μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν μεγάλα προβλήματα σε έναν αγωγό. Για την αντιμετώπιση των σεισμικών γεωκινδύνων έχουν πραγματοποιηθεί τις τελευταίες δεκαετίες πολλές μελέτες σε αναλυτικό, υπολογιστικό και πειραματικό επίπεδο. Από αυτές έχουν προκύψει διεθνή κι εθνικά πρότυπα και κανονισμοί για τον αντισεισμικό σχεδιασμό αγωγών. Επίσης, έχουν διαμορφωθεί μεθοδολογίες για την προσομοίωση της συμπεριφοράς τους, καθώς και μία σειρά μέτρων προστασίας για την αποφυγή της αστοχίας τους. Εντούτοις, όλα τα παραπάνω επικεντρώνονται κυρίως στην περίπτωση χερσαίων αγωγών, αφήνοντας πολλά περιθώρια διερεύνησης της απόκρισης και της σεισμικής τρωτότητας των αγωγών στα υποθαλάσσια όσο και στα παράκτια τμήματα τους. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη υποθαλάσσιων και παράκτιων μεταλλικών αγωγών υδρογονανθράκων, συμβάλλοντας στην ενδελεχή διερεύνηση της συμπεριφοράς τους υπό σεισμική κινηματική καταπόνηση και στην ανάπτυξη προτάσεων για τον καλύτερο δυνατό αντισεισμικό σχεδιασμό τους. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται μέσω της ανάπτυξης προηγμένων αναλυτικών αλλά και αριθμητικών μεθοδολογιών, χρησιμοποιώντας κλασσικές θεωρίες της μηχανικής, διάφορες αναλυτικές σχέσεις, τις μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων και πεπερασμένων διαφορών, κ.α. Στις προσομοιώσεις γίνεται χρήση ρεαλιστικών δεδομένων και παραδοχών που έχουν προκύψει από πειραματικές μελέτες, δεδομένα πεδίου και αναλυτικές μεθοδολογίες. Τα αποτελέσματα από τα παραπάνω προσομοιώματα συγκρίνονται με πειραματικά και αριθμητικά αποτελέσματα άλλων ερευνητών για την εξασφάλιση της επίτευξης ρεαλιστικών και αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Για την πρακτική εφαρμοσιμότητα των μεθοδολογιών, χρησιμοποιούνται ρεαλιστικά τοπογραφικά, γεωλογικά και γεωτεχνικά δεδομένα από την περιοχή της ανατολικής Μεσογείου, καθώς επίσης και δεδομένα από τον υπό κατασκευή Αδριατικό Αγωγό φυσικού αερίου (Trans Adriatic Pipeline -TAP). Το κρίσιμο ζήτημα της αλληλεπίδρασης εδάφους-αγωγού προσομοιώνεται με βάση τις μεθοδολογίες που προτείνονται σε πρόσφατους κανονισμούς. Συνοψίζοντας, πρώτος στόχος της Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη υποθαλάσσιων αγωγών υπό κινηματική καταπόνηση λόγω κατολίσθησης για διάφορες γωνίες διασταύρωσης της μετακινούμενης μάζας με τον αγωγό. Στη συνέχεια, διερευνάται η διάδοση δευτερογενών ρηγμάτων μέσα από εδαφικές στρώσεις, αλλά και η κινηματική καταπόνηση αγωγών λόγω διασταύρωσης με αυτά τα ρήγματα. Η παρουσία δευτερογενών ρηγμάτων είναι ένα αρκετά συνηθισμένο φαινόμενο που δεν έχει ερευνηθεί μέχρι σήμερα αναφορικά με την επίδραση που μπορεί να έχει σε αγωγούς. Τρίτος στόχος είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας διαφόρων μέτρων προστασίας που εφαρμόζονται σε υποθαλάσσιους αγωγούς μεγάλου βάθους. Οι αγωγοί αυτοί τοποθετούνται συνήθως απευθείας στην επιφάνεια του πυθμένα, ενώ το εύρος των εφαρμόσιμων μέτρων προστασίας είναι περιορισμένο λόγω του υψηλού κόστους και των τεχνικών δυσκολιών. Τέλος, οι διάφορες μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν εφαρμόζονται μέσω κατάλληλου υπολογιστικού εργαλείου για τη βελτίωση της χάραξης υποθαλάσσιων αγωγών.

show abstract

Optimization design of a honeycomb-hole submarine pipeline under a hydrodynamic landslide impact

Cited by 30 publications

References 35 publications

Numerical Study on Interaction between Submarine Landslides and a Monopile Using CFD Techniques

Numerical Study on Interaction between Submarine Landslides and a Monopile Using CFD Techniques

Scaled Model Simulation and Experimental Verification of Submarine Flexible Pipeline Laying System

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Contact Info

Product

Resources

About