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网—栅结构围油栏拦油特性数值模拟

孙添虎  
【摘要】:随着全球经济的飞速发展、地区间贸易往来的日益频繁,世界航运业近些年正在不断的发展和壮大。然而随着海上船舶和设施的不断增多,由此所带来的弊端也日益凸显,由大量船舶、海上石油钻井平台等海上设施所造成的海上溢油事故也屡屡发生。目前溢油污染已经成为全球海洋污染中倍受关注的焦点之一。因此,对于加强海上溢油事故的预防和溢油后处理工作方面的研究就显得尤为重要。而围油栏可以有效控制溢油扩散、减缩溢油区域面积,是防止溢油扩散、配合回收溢油的有力工具,对于一旦发生海上溢油事故后,对减小溢油对环境和生态造成的影响起到了不可估量的作用,因此关于加强对各种高性能围油栏的研制和研究成为防止海洋污染工作的重要课题。 本文所完成的主要工作如下:建立了数值波浪水池,采用推板造波法模拟了数值波浪,又通过多孔介质法对波浪进行消波处理,分析了造波板运动周期与冲程对围油栏所在区域流场特性的影响。考虑实际环境因素的影响,进行了多相流(气-液-液)的数值模拟。 关于外界环境因素的影响,分别考虑了风速、水流速度、溢油品质、造波板周期、造波板冲程等因素对围油栏拦油特性的影响。应用数值模拟计算,研究不同尺寸、结构参数的围油栏的拦油效果,分析拦油失效发生的条件和原因,以及如何最大限度地避免拦油失效的发生,并模拟出风浪共同作用下围油栏的拦油效果。 具体分析研究了网-栅结构围油栏在围控溢油过程中围油栏高度、底网长度、拦网孔隙率等对拦油效果的影响。结果发现本文分所分析的几种参数结构的网-栅结构围油栏适用于2级海况,风速不超过3m/s,水流速度最高为0.3m/s,随着水流速度的提高围油栏上部在波浪的作用下更容易发生拦油失效。同时发现在围油栏实际适用过程中,最大程度的使围油栏本体与溢油直接接触一定程度上能够提高拦油效果。


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