双壳油船水下破舱原油泄漏缩尺效应及全尺度预测模型研究

发布时间：2017-08-21 00:10

  本文关键词：双壳油船水下破舱原油泄漏缩尺效应及全尺度预测模型研究

  更多相关文章： 双壳油船 油品泄漏 缩尺效应 预测模型 数值模拟

【摘要】：海上原油运输是我国进口原油的重要途径。在石油战略储备和海上丝绸之路两大战略背景下,原油海运量呈逐年上升的趋势。由于航道拥挤,在未来的几年内,海上原油运输将面临着更加严峻的泄漏风险。社会各界对油品泄漏精准预测和有效控制的诉求越发迫切。目前,学界大多采用缩尺模型模拟原油泄漏过程,研究原油泄漏规律,并在此基础上提出预测模型。然而缩尺效应的客观存在使得基于缩尺模型研究总结的泄漏规律和预测模型不准确。因此,必须首先解决缩尺模型的缩尺效应问题,然后才能在此基础上提出更加精准的泄漏预测模型。本文以相似理论、流体动力学为理论基础,计算机数值模拟为研究手段,主要完成缩尺效应研究和预测模型研究两部分内容。一、从动力相似的角度初步分析了原油泄漏缩尺效应的成因。以原油为试验油品,进行不同缩尺比模型的油品泄漏数值试验。通过分析不同泄漏阶段的油品泄漏特征参数随缩尺比变化规律,探究缩尺效应的成因和影响机制。在缩尺效应研究的基础上提出基于缩尺比修正的油品泄漏准静态预测模型。二、根据相似理论的量纲分析法推导出了一系列油品泄漏流动相似准则和相似函数关系式,基于此提出了新的缩尺方法,并结合数值模拟的手段提出新动态机理预测模型。通过与现有动态机理预测模型和原型结果对比,验证新预测模型的准确性。三、根据弗劳德相似准则和雷诺相似准则以及其他相似关系建立缩尺模型,进行不同密度、粘度油品的泄漏数值试验,得到较为充分的油品泄漏率统计数据。基于前文量纲分析推导得到,以无量纲数表示的泄漏率抽象函数,采用MATLAB软件进行多元非线性回归分析,得到泄漏率预测模型的具体数学函数。最后进行多项检验,验证预测模型的可靠性和准确性。本文基于计算机数值模拟的手段,进行了不同缩尺比和油品的泄漏数值试验。进一步认识了双壳油船在不同泄漏情景下的油品泄漏机理。本文研究结果对缩尺模型试验设计有一定的指导意义,为油品泄漏的精准预测以及高效控制提供了理论基础。
【关键词】：双壳油船 油品泄漏 缩尺效应 预测模型 数值模拟
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.133.1
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 引言13-19
• 1.1 研究背景与意义13
• 1.2 油船油品泄漏预测方法研究现状13-16
• 1.2.1 静态预测模型14
• 1.2.2 准静态预测模型14-15
• 1.2.3 动态预测模型15-16
• 1.3 研究内容、方法与创新点16-19
• 1.3.1 课题研究内容16-17
• 1.3.2 课题研究方法17
• 1.3.3 课题创新点17-19
• 第二章 油船油品泄漏缩尺效应及流体力学理论19-23
• 2.1 油船油品泄漏缩尺效应现象19
• 2.2 粘性流体动力学理论19-20
• 2.2.1 连续性方程19-20
• 2.2.2 动量守恒方程20
• 2.2.3 能量守恒方程20
• 2.3 相似理论20-22
• 2.3.1 相似的基本概念20-21
• 2.3.2 相似三定理21-22
• 2.3.3 相似准则的推导方法22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 油船油品泄漏缩尺效应研究方法23-30
• 3.1 油品泄漏缩尺效应问题的特殊性23
• 3.2 油品泄漏数值模型23-24
• 3.2.1 湍流模型23-24
• 3.2.2 多相流模型24
• 3.3 几何模型及网格划分24-27
• 3.3.1 几何模型24-25
• 3.3.2 网格划分25-27
• 3.4 边界条件与求解方法27
• 3.5 数值方法验证27-29
• 3.5.1 网格独立性分析27-28
• 3.5.2 数值模拟结果验证28-29
• 3.6 本章小结29-30
• 第四章 双壳油船油品泄漏模型缩尺效应及预测模型30-46
• 4.1 问题的提出30-31
• 4.2 不同缩尺比模型试验设计31
• 4.3 不同缩尺比模型泄漏特征参数特征分析31-40
• 4.3.1 不同缩尺比模型货油舱油品泄漏速度32-35
• 4.3.2 不同缩尺比模型外界进水速度35-38
• 4.3.3 不同缩尺比模型货油舱油品泄漏38-39
• 4.3.4 不同缩尺比模型外界进水量39-40
• 4.4 油品泄漏缩尺效应40-44
• 4.4.1 油品泄漏入海量缩尺效应分析40-42
• 4.4.2 油品泄漏持续时间缩尺效应分析42-43
• 4.4.3 缩尺效应无量纲化43-44
• 4.5 基于缩尺比修正的准静态预测模型44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第五章 双壳油船油品泄漏动态机理预测模型46-52
• 5.1 动态机理预测模型46-49
• 5.1.1 模型相似准则46-48
• 5.1.2 模型主要参数比尺48-49
• 5.2 试验设计49
• 5.3 动态机理预测模型对比验证49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第六章 双壳油船油品泄漏经验预测模型52-60
• 6.1 回归分析预测方法52
• 6.2 试验方案设计52-55
• 6.2.1 试验设计方法52-53
• 6.2.2 试验油品物性参数53
• 6.2.3 缩尺模型相似准则53-54
• 6.2.4 试验对照组54-55
• 6.3 泄漏经验预测模型55-59
• 6.3.1 多元非线性回归模型55-56
• 6.3.2 经验预测模型回归拟合及分析56-59
• 6.4 本章小结59-60
• 第七章 总结与展望60-62
• 7.1 总结60
• 7.2 展望60-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 在读期间发表的学术论文及研究成果68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 翁厚洋;朱俊高;余挺;王观琪;;粗粒料缩尺效应研究现状与趋势[J];河海大学学报(自然科学版);2009年04期

2 丁灼仪;压力短泄水道泄流能力的缩尺效应[J];水利学报;1992年02期

3 高学平;杜敏;宋慧芳;;水电站进水口漩涡缩尺效应[J];天津大学学报;2008年09期

4 郦能惠,朱铁,米占宽;小浪底坝过渡料的强度与变形特性及缩尺效应[J];水电能源科学;2001年02期

5 朱晟;王永明;翁厚洋;;粗粒筑坝材料密实度的缩尺效应研究[J];岩石力学与工程学报;2011年02期

6 楼文娟;胡卫法;王玮;;双幕墙风压缩尺效应及其产生机理的数值分析[J];同济大学学报(自然科学版);2009年10期

7 翁厚洋;景卫华;李永红;王观琪;;粗粒料缩尺效应影响因素分析[J];水资源与水工程学报;2009年03期

8 T.斯特罗布尔 ,马元s，

本文编号：709677