波、流作用下的海底管道自埋机理研究

发布时间：2020-08-22 15:08

【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。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P756.2
【图文】：

和垂直分速 [24]图2-1 推进波各基本特征参数定义图图2-1中，水深h—静水面至海底的距离;波高H—波峰顶到波谷底的垂直距离;波长L—两个相邻波峰顶之间的水平距离;波周期T—波浪运动一个波长所需时间;波面η—波面至静水面的垂直位移[24]。x, z , t)x （ （2-1a）x, z , t)z （ （2-1b）由于水的密度为常数且具有不可压缩性，故连续方程可表示为0x z （2-2）联立（2-1a）、（2-1b）、（2-2）解得2 22 20x z （2-3）或记作2 0（2-4）为了求得方程（2-3）定解需要有一定的初始条件和边界条件，由于波浪是一种规则性、周期性的自由波动，故初始条件可以忽略，只需考虑边界条件。对

1 D 2 L3K D F K D F K D W(2-38)图2-7 床面沙粒受力情况当泥沙颗粒以滑动形式起动 D LF f W F(2-39)起动流速表达式为用有效作用流速表示的起动流速公式

则模型沙应选起动流速约为30 cm/s、粘性较小的粉沙。经黄骅、曹妃甸、京唐港、锦州港、盘锦辽滨等粉沙质海岸地区的实地考察后，最终决定选择辽宁盘锦市大洼县辽滨经济区南端、大辽河入海口（如图3-1）的泥沙作为试验底质。图3-1 取沙位置

【参考文献】

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1 高学平,曾广冬,张亚;不规则波浪数值水槽的造波和阻尼消波[J];海洋学报(中文版);2002年02期

2 高学平;李昌良;张尚华;;复杂结构形式的海堤波浪力及波浪形态数值模拟[J];海洋学报(中文版);2006年01期

3 阎通,李萍,李广雪;埕北海域海底管线冲刷稳定性研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);1999年04期

4 王立忠;;论我国海洋石油工程技术的现状与发展[J];中国海洋平台;2006年04期

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本文编号：2800816