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波、流作用下的海底管道自埋机理研究

兰千钰  
【摘要】:海底管道作为海上油气运输的大动脉,正日益发挥着越来越重要的作用,为此大力发展海洋技术,发展管道技术是当前任务的重中之重。因此海底管道的自然埋深机理研究对于管道设计、铺设具有重要的指导作用,对海底管道的安全经营提供重要的技术保障,具有重要的经济意义和社会意义。 本文首先对前人的类似工作进行了总结整理,对波浪、泥沙理论进行了简要回顾,对波浪、水流、泥沙三者作用下海底管道的冲刷和埋深问题进行了分析。然后根据工程实际情况选择粉沙质海岸的泥沙作为试验时的原型沙,在天津大学可变坡波流实验水槽中测试了泥沙的起动流速,通过设计一系列物理模型来研究海底管道在不同的波浪、流、挖深、坡度下的冲刷和自然埋深机理。通过对比试验发现在海底管道的自然埋深中:流速占主要地位,但是过大的流速会使冲刷加剧;波浪其次,挖深、坡度只对埋深的厚度有影响。 最后,利用fluent软件中的欧拉模型和udf程序来实现数值造波、消波,采用结构化的四边形网格和三角形网格并进行局部加密,通过Realizable k ? ?模型和phase Coupled SIMPLE算法来求解工程实况模拟。本文先后模拟了海底管道在不同波、流作用下的自然埋深和时间,以及冲淤厚度。结果表明海底管道在一定条件下的自然埋深是可行的,与试验结果吻合度较好。


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