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《大连理工大学》 2011年
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波浪对海底管线作用的数值模拟

仇正中  
【摘要】:海底管线是海上油田的生命线,是开发利用海底油气资源的重要设施。由于海底管线造价昂贵,检修困难,为保证海底管线具有长期使用的强度和稳定性,研究海底管线上的水动力荷载的特征具有重要的实际工程意义。 本文应用VOF方法建立二维数值波浪水槽,通过三步有限元法结合大涡模拟方法离散非定常不可压流动的Navier-Stokes方程,模拟了波浪场中海底管线上的波浪力以及管线周围流场变化情况,并将数值模拟的结果与物理模型实验的实测结果进行了比较和分析,说明了数值模型可以较好的计算出海底管线所受波浪力,验证了该数值模型的可靠性。 文中选取了一个典型工况4进行研究,并通过改变该工况下的间隙比及波要素等条件,得出了海底管线所受水平力和升力的时间过程线。通过改变物理模型的长度比尺,根据重力相似准则推算出物理模型实验所得波浪力与数值模拟所得值进行对比,评估了通过比尺效应推算波浪力的影响。
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