海底管线周边流场及压力场分布特征的试验研究

发布时间：2020-08-26 10:18

【摘要】： 基于绕流问题的国内外研究现状及数值模拟方法的综述,本文以PVC圆管为材料来模拟海底管线,借助高精度测速仪ADV和高精度点式压力传感器,分别对5种间隙比下的管线上下游七个典型断面的垂线瞬时流速及管线周边12个点的动水压强进行了精细测量。 在此基础上,分析了不同来流及间隙比条件下的管线在海流作用下周围压强分布、流速分布、紊动强度分布和雷诺应力的分布特征,重点研究了管线影响下各断面水流纵向流速的变化情况,以及影响区域内水质点紊动强度、雷诺应力的垂线分布规律,为进一步探讨海底管线冲刷机理及其防护技术奠定了理论基础。 文中最后又对海底管线基础理论研究的前景及下一步工作进行了展望。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P756.2
【图文】：

当流体质点运动至圆柱体前缘时，流体质点的升高到停滞压力。靠近前缘的流体的高压促使正在形成中向下游方向逐渐发展。当雷诺数（Reynold，Re）较高时边界层扩散到柱体背面，而是发生流动分离现象，分离点点速度由正到负的转变点或零速度点。在分离点以后沿柱层在分离点脱离柱体表面并形成向下游延展的自由剪切区域即为尾流区。在剪切层内，由于接近自由流区的外侧流体便有发生旋转并分散成若干个涡旋的趋势，涡旋在成涡街[3]。流的分离点并不固定，其分离现象、尾流中涡层的发展以 Re 数有很大关系。图 1.1 给出了不同 Re 范围内不可压的不同型态[11]。

离子物理研究中的绝对不稳定性和对流不稳定性概旋脱落和尾迹中周期性的 Karman 涡街的形成，是，而不是尾迹上游空间连续扰动作用的结果。，涡旋脱落的频率vf 可以定义为：DStUfv = Re 数与结构截面形状等物理量的无量纲相似准数rouhal 数；U 是行近流速；D 为管径。了圆柱绕流的 St 数和 Re 数之间的关系曲线[11]。<3×105时，St 值基本上保持恒定，约为 0.2；在超时，St 也有确定值；而在过渡阶段即 3×105≤Re<涡旋脱落而不能明确定义 St 值，这时可以定义带涡旋发放频率。

壁面的影响全部集中在第一个内节点的控制体内，尽变化剧烈，但速度梯度仍然按第一个内节点与壁面的一阶差分计算是根据经验和半经验的方法合理地选择各方程在边界节点处的扩第一内节点的值，使之能够近似地反映近壁区的全部影响。壁面函简单、便于实现以及较高的计算效率等优点[50]。边界层的结构特征，在非常靠近壁面的区域，脉动速度趋向于零，也趋向于零，分子粘性应力控制流动，因此该区域称为粘性底层（vir），由于这里的平均速度分布是线性的，所以又称为线性底层。在的边界层内存在一个惯性底层，这里湍动能的生成和耗散相平衡[70布是对数型的。在粘性底层与惯性底层之间，分子粘性应力和雷诺的数量级，平均速度分布即非线性的，也非对数的，因此称为过渡

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