پدیده انفجار زیر آب UNDEX در آباکوس و تاثیر بر سازه های دریایی
پدیده انفجار زیر آب UNDEX در آباکوس و تاثیر بر سازه های دریایی
با بررسی دقیق تاریخچه‌ی حوادث به وجود آمده در محیط دریا وسازه‌های دریایی، می‌توان از وقوع مجدد آن حوادث که بعضا آسیبهای جبران‌ناپذیری را به شرکت‌ها و افراد وارد کرده جلوگیری کرد.یکی از این موارد، پدیده‌ی انفجار زیر آب و تاثیر آن بر سازههای دریایی است.
پدیده انفجار زیر آب UNDEX و تاثیرات آن بر سازههای دریایی در نرم افزارهایی از قبیل آباکوس (ABAQUS) و ال اس داینا (LS-DYNA) قابل مشاهده و شبیه سازی است.
به طور مثال درگذشته سازه‌ی کف کشتیهای نفتکش، یک جداره ساخته می‌شد. اما با توجه به آمار بالای تصادفات صد سال گذشته نفتکشها و نشت مقدار زیادی نفت و دیگر مشتقات آن در دریاها که باعث تخریب و از بین رفتن اکوسیستم جانوری دریاها و اقیانوس‌ها می‌شد، در سال 1992م، IMO قانونی تصویب کرد که بر اساس آن، تمام تانکرها باید تا ژانویه 2014 دوبدنه ساخته شوند.
این قانون اهمیت نگاه دقیق‌تر به طراحی صحیح سازههای دریایی با قابلیت اطمینان بالا را گوشزد میکند.
انفجار زیر آب UNDEX چیست و په پارامترهایی دارد
انفجار زیرآب پدیدهای شیمیایی است که در جریان آن بدلیل واکنش‌های شیمیایی ماده منفجره زیر سطح آب منفجر میشود. محصول این انفجار گاز بسیار داغ (حدود 3000 درجه سانتیگراد) همراه با فشار بالا (14 تا 28 مگاپاسکال) است. درهنگام انفجار موجی به نام موج فشار شکل می‌گیرد. در صورتی که سرعت این موج بیشتر از سرعت صوت شود، به آن موج شوک می‌گویند.
تفاوت انفجار زیرآب با انفجار سطح زمین از نظر قدرت تخریب
انفجار زیرآب با انفجاراتی که در سطح زمین رخ می‌دهد به دلیل ویژگی‌های آب متفاوت است. آب نسبت به هوا دارای چگالی بسیار بیشتری (حدود 1000 برابر) است که این موجب تحرک سخت‌تر آب نسبت به هوا میشود (اینرسی بالاتر).
از طرفی آب نسبت به هوا تراکم‌ناپذیرتر است. یعنی باید در فشار حدود 100 اتمسفر (حدود 10 مگاپاسکال) قرار گیرد تا متراکم شده و چگالی‌اش افزایش یابد. از این رو، مقدار کمتری از انرژی انفجار را جذب میکند. این دو مورد موجب شدیدتر شدن انفجار زیرآب نسبت به انفجار در هوا میشود.
بدلیل آنکه انفجار زیرآب موجب اختلاف فشار و سرعت میشود معمولا کاویتاسیون در مرز جسم جامد و سیال و همچنین سطح آب شکل می‌گیرد. بررسی اثر کاویتاسیون در هنگام انفجار زیرآب، مساله‌ای است که توسط محققان زیادی بررسی شده است. اثرات انفجار زیرآب به عوامل مختلفی مثل عمق انفجار، عمق آب، جنس ماده منفجره و … وابسته است.
کاربرهای مثبت و منفی پدیده ی انفجار زیرآب UNDEX
این پدیده بیشتر در جنگهای دریایی دیده میشود. زیرا انفجاری که در زیر آب و در نزدیکی کف شناور رخ می‌دهد به مراتب بسیار مخرب‌تر از انفجار با همان اندازه در سطح آب است.
تخریب اولیه سازه با برخورد موج شوک ناشی از انفجار در ابتدا، و در ادامه، با برخورد حجم زیادی از آب و حباب تولید شده شکل می‌گیرد. درصورتی که ماده منفجره به اندازه کافی بوده و درست در زیر شاه تیر اصلی (Keel) کشتی منفجر شود منجر به شکست کامل کشتی و در نهایت غرق شدن آن میشود.
کاربرد نرم افزارهای آباکوس و ال اس داینا در شبیه سازی این پدیده
برای جلوگیری از صدمات ناشی از انفجار، لازم است طراحی شناور به صورتی باشد که در برابر آن مقاومت کند. آزمایشات تجربی مرتبط با انفجار زیرآب بسیار هزینه بر می‌باشند. از این رو بهترین راه برای بررسی این پدیده، استفاده از نرمافزارهای اجزای محدود FEA است.
نرم افزارهای آباکوس (Abaqus) و ال اس داینا (LS-Dyna) امکان شبیه سازی این پدیده را برای کاربران فراهم کرده‌اند.
روش های شبیه سازی انفجار زیر آب و مزایا و معایب آن ها
روشهای مختلفی برای شبیه سازی انفجار زیر آب وجود دارد که هر یک مزایا و معایبی دارند. در هنگام شبیه سازی انفجار زیرآب، لحاظ اثر سطح آزاد آب، کاویتاسیون و تشکیل حباب دارای اهمیت است. در صورت هرگونه سوال و درخواست مشاوره با ما تماس بگیرید. در زیر انیمیشن خروجی از نرم افزار شبیه سازی انفجار زیر آب نشان داده شده است.
از اینکه تا انتهای این مقاله ما رو همراهی کردید بسیار سپاسگزاریم.
خدمات و منتورینگ بنوموسی
شرکت بنوموسی با ارائه جلسات منتورینگ آباکوس راهنمای شما عزیزان در جهت رفع و بهبود ایرادات فنی و مهندسی پروژه های صنعتی و دانشجوی تان در زمینه مدلسازی، تحلیل، و صحت‌سنجی نتایج می باشد. این جلسات به صورت آنلاین و حضوری برگزار میشود و نیم ساعت اول رایگان است. برای اطلاعات بیشتر و رزرو وقت، از صفحه منتورینگ اباکوس ما دیدن کنید.
برای استفاده از خدمات شبیهسازی و مشاوره رایگان ما، کافی است با ما تماس بگیرید. ما در تمام مراحل پروژه کنار شما هستیم تا بهترین نتایج را به‌دست آورید.
برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت منتورینگ ، لطفاً با ما تماس بگیرید یا از وب‌سایت Banumusagr بازدید کنید. تیم ما آماده است تا شما را در دستیابی به نتایج مطلوب در تحلیل‌های عددی و شبیه‌سازی‌های مهندسی یاری کند.
راه های ارتباطی با شرکت بنوموسی :
TELEGRAM : https://t.me/BanuMusaGr
ایمیل: info@BanuMusaGr.com
تلفن همراه: 388 20 55 0915
تلفن: 35424520– 51 (98+)
آدرس: مشهد – کیلومتر 12 بزرگراه آسیایی (جاده قوچان)- جاده شهرک صنعتی توس- شهرک فناوری صنایع غذایی و بیوتکنولوژی شمال شرق- معاونت صنایع کوچک- مرکز خدمات.
پدیده انفجار زیر آب (UNDEX) چیست؟
انفجار زیر آب (UNDEX) به پدیدهای گفته میشود که در طی آن ماده منفجره در زیر سطح آب منفجر میشود. این انفجار منجر به تولید گاز بسیار داغ و پرفشار همراه با تشکیل موج شوک میشود که میتواند تأثیرات شدیدی بر سازههای دریایی داشته باشد.
چرا انفجار زیر آب از نظر تخریب، شدیدتر از انفجار در سطح زمین است؟
به دلیل چگالی بسیار بالاتر آب نسبت به هوا (حدود 1000 برابر)، و تراکمناپذیری آن، انرژی کمتری توسط آب جذب میشود و بخش زیادی از انرژی انفجار به سازهها منتقل میشود. همچنین، آب تحرک کمتری نسبت به هوا دارد، که باعث میشود اثرات انفجار زیر آب بسیار شدیدتر از انفجار در هوا یا سطح زمین باشد.
چه عواملی در شدت انفجار زیر آب تأثیر دارند؟
عوامل مؤثر در شدت انفجار زیر آب شامل عمق انفجار، عمق آب، نوع ماده منفجره، و همچنین فاصله انفجار از سازه می‌شوند. وجود کاویتاسیون و تشکیل حباب‌های گازی در نزدیکی سطوح جامد نیز نقش مهمی در تخریب ناشی از انفجار دارند.
چگونه شبیهسازی انفجار زیر آب با استفاده از نرمافزارهای اجزاء محدود انجام میشود؟
نرمافزارهای آباکوس (Abaqus) و ال اس داینا (LS-Dyna) ابزارهای قوی برای شبیهسازی پدیده انفجار زیر آب هستند. این نرمافزارها امکان مدلسازی دقیق اثرات موج شوک، کاویتاسیون، تشکیل حباب، و تأثیرات مختلف انفجار را بر سازههای دریایی فراهم میکنند.
چرا شبیهسازی انفجار زیر آب اهمیت دارد؟
شبیهسازی انفجار زیر آب به مهندسان کمک میکند تا اثرات این پدیده را بر سازههای دریایی با دقت بیشتری بررسی کنند. آزمایشات تجربی برای این نوع تحلیلها هزینهبر هستند و نرمافزارهای شبیهسازی این امکان را فراهم میکنند تا بدون نیاز به آزمایشهای فیزیکی گرانقیمت، رفتار سازهها در برابر انفجار زیر آب پیشبینی شود.
انفجار زیر آب چه کاربردهایی دارد؟
این پدیده بیشتر در جنگهای دریایی استفاده میشود، جایی که انفجار زیر آب به دلیل قدرت تخریب بالاتر نسبت به انفجارهای سطحی، برای تخریب سازههای دریایی، مانند کشتیها و زیردریاییها، به کار میرود. همچنین، این پدیده میتواند در بررسی و بهبود طراحیهای مقاوم در برابر انفجار زیر آب نیز کاربرد داشته باشد.
تفاوت بین انفجار زیر آب و انفجار سطحی چیست؟
انفجار زیر آب به دلیل چگالی بالاتر و تراکمناپذیری آب نسبت به هوا، توان تخریبی بیشتری دارد. موج شوک ناشی از انفجار زیر آب میتواند تأثیرات مخربتری بر سازههای دریایی داشته باشد و با توجه به این شرایط، طراحی سازههای دریایی باید با دقت بیشتری انجام شود.
آیا قوانین خاصی برای سازههای دریایی مقاوم در برابر انفجار زیر آب وجود دارد؟
بله، پس از تصادفات و نشت نفت از کشتیهای نفتکش در گذشته، قوانین جدیدی تصویب شده است. به عنوان مثال، IMO در سال 1992 قانونی را وضع کرد که تمامی نفتکشها باید تا ژانویه 2014 دوبدنه ساخته شوند تا از آسیبهای بیشتر جلوگیری شود.
چه روشهایی برای شبیهسازی انفجار زیر آب وجود دارد؟
روشهای مختلفی برای شبیهسازی انفجار زیر آب وجود دارد که هر کدام مزایا و معایبی دارند. در هنگام شبیهسازی، باید به اثرات سطح آزاد آب، کاویتاسیون، و تشکیل حباب توجه کرد. انتخاب روش مناسب به نوع تحلیل و میزان دقت موردنیاز بستگی دارد.