泥屑流对管线法向冲击作用研究
发布时间：2021-04-24 11:17
近年来,海洋工程数量和种类的日益增多,海底管线成为海洋运输的重要组成部分。海底管线作为海洋油气资源开发任务的“传送带”,它有效地将油井平台、单点和陆上油库有机统一在一起。随着海洋油气资源开发的逐步推进,对于海底管线的需求量也越来越大。由于铺设环境和地形限制,海底管线的铺设难度以及使用条件都和陆地上有极大的差别,并且修理起来极其困难,所以在设计管线的过程中要尽量保证其使用的安全性。为了保证海洋工程能够安全、高效地进行服役,研究海底滑坡对于管线的冲击具有重要意义。论文第一部分是滑坡以不同上覆土厚度法向冲击管线的离心模型试验。通过改变管线的初始埋深来模拟不同上覆土厚度的滑移体对管线的法向冲击作用,进行了管线初始埋深为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0倍管线直径总计六组离心模型试验。通过对试验数据的分析和与其他学者研究结果的对比,给出适用范围更大的计算模型。论文第二部分是应用ANSYS CFX计算软件,采用已有文献中提出的四种Power-Law流变模型,分别计算了雷诺数在10-4-102量级范围内的滑移体对悬跨管线的法向冲击作用。采用流体...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 滑坡对管线冲击作用的模型试验
1.2.2 滑坡对管线冲击作用的数值模拟
1.2.3 滑坡对管线冲击作用分析方法概述
1.3 研究目的及主要工作
2 滑坡以不同上覆土厚度法向冲击管线的离心模型试验
2.1 土工离心模型试验基本原理
2.2 试验设备
2.2.1土工鼓式离心机GT450/1.4
2.2.2 数据采集系统
2.2.3 试验中用到的传感器
2.2.4 作动系统
2.2.5 管线模型
2.3 试验过程
2.3.1 自重固结土的制备过程
2.3.2 试验加载过程
2.4 试验结果及讨论
2.4.1 试验工况介绍
2.4.2 管线受力的时程曲线
2.4.3 管线初始埋深对承载力系数的影响
2.5 本章小结
3 泥屑流对管线法向冲击作用的CFD模拟
3.1 CFD简介
3.1.1 流体的连续方程
3.1.2 边界层流动方程
3.1.3 k-ε湍流模型
3.1.4 ANSYS CFX简介
3.2 计算模型与流变模型
3.2.1 计算模型与边界条件
3.2.2 流变模型
3.3 计算结果分析
3.3.1 计算工况与计算结果
3.3.2 流体力学方法
3.3.3 土力学方法
3.3.4 混合方法
3.4 四种P-L的适用范围
3.4.1 P-L模型一
3.4.2 P-L模型二
3.4.3 P-L模型三
3.4.4 P-L模型四
3.5 混合方法的改进
3.6 本章小结
4 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]海底滑坡对管线冲击力的数值分析[J]. 王忠涛,张宇,杨庆,王寒阳. 岩土工程学报. 2019(03)
[2]一种测试海底泥流强度的新型全流动贯入仪[J]. 范宁,赵维,年廷凯,吴昊,鲁双. 上海交通大学学报. 2017(04)
[3]海底滑坡对置于海床表面管线作用力的CFD模拟[J]. 王忠涛,王寒阳,张宇. 海洋学报. 2016(09)
[4]海底泥流冲击悬跨管道拖曳力系数分析[J]. 李宏伟,王立忠,国振,袁峰. 海洋工程. 2015(06)
[5]海底管线整体屈曲过程中土体水平向阻力模型研究[J]. 刘润,刘文彬,洪兆徽,王乐. 岩土力学. 2015(09)
[6]土工鼓式离心机研发及在海底滑坡研究中的应用[J]. 李家钢,王忠涛,徐博,栾茂田. 长江科学院院报. 2015(01)
[7]基于海洋灾害地质评价基础上的我国近海海底稳定性区划[J]. 杜军,李培英,李萍,高珊. 海洋学报(中文版). 2014(05)
[8]海底管道失效原因分析及其对策[J]. 苏伟征,冀秀邦,程艳超. 化工管理. 2013(02)
[9]波浪作用下海底管线受力的数值模拟[J]. 仇正中,陈兵,张桦. 中国水运(下半月). 2011(06)
[10]砂土对埋设管线约束作用的模型试验研究[J]. 刘润,闫澍旺,王洪播,张军,徐余. 岩土工程学报. 2011(04)
硕士论文
[1]深海裸置海底管道侧向屈曲管土相互作用研究[D]. 张少洋.天津大学 2014
[2]自升式钻井平台插桩数值模拟研究[D]. 王鹏.天津大学 2012
[3]海底管线水平向屈曲过程中管土相互作用研究[D]. 王洪播.天津大学 2010
本文编号：3157266
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 滑坡对管线冲击作用的模型试验
1.2.2 滑坡对管线冲击作用的数值模拟
1.2.3 滑坡对管线冲击作用分析方法概述
1.3 研究目的及主要工作
2 滑坡以不同上覆土厚度法向冲击管线的离心模型试验
2.1 土工离心模型试验基本原理
2.2 试验设备
2.2.1土工鼓式离心机GT450/1.4
2.2.2 数据采集系统
2.2.3 试验中用到的传感器
2.2.4 作动系统
2.2.5 管线模型
2.3 试验过程
2.3.1 自重固结土的制备过程
2.3.2 试验加载过程
2.4 试验结果及讨论
2.4.1 试验工况介绍
2.4.2 管线受力的时程曲线
2.4.3 管线初始埋深对承载力系数的影响
2.5 本章小结
3 泥屑流对管线法向冲击作用的CFD模拟
3.1 CFD简介
3.1.1 流体的连续方程
3.1.2 边界层流动方程
3.1.3 k-ε湍流模型
3.1.4 ANSYS CFX简介
3.2 计算模型与流变模型
3.2.1 计算模型与边界条件
3.2.2 流变模型
3.3 计算结果分析
3.3.1 计算工况与计算结果
3.3.2 流体力学方法
3.3.3 土力学方法
3.3.4 混合方法
3.4 四种P-L的适用范围
3.4.1 P-L模型一
3.4.2 P-L模型二
3.4.3 P-L模型三
3.4.4 P-L模型四
3.5 混合方法的改进
3.6 本章小结
4 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]海底滑坡对管线冲击力的数值分析[J]. 王忠涛,张宇,杨庆,王寒阳. 岩土工程学报. 2019(03)
[2]一种测试海底泥流强度的新型全流动贯入仪[J]. 范宁,赵维,年廷凯,吴昊,鲁双. 上海交通大学学报. 2017(04)
[3]海底滑坡对置于海床表面管线作用力的CFD模拟[J]. 王忠涛,王寒阳,张宇. 海洋学报. 2016(09)
[4]海底泥流冲击悬跨管道拖曳力系数分析[J]. 李宏伟,王立忠,国振,袁峰. 海洋工程. 2015(06)
[5]海底管线整体屈曲过程中土体水平向阻力模型研究[J]. 刘润,刘文彬,洪兆徽,王乐. 岩土力学. 2015(09)
[6]土工鼓式离心机研发及在海底滑坡研究中的应用[J]. 李家钢,王忠涛,徐博,栾茂田. 长江科学院院报. 2015(01)
[7]基于海洋灾害地质评价基础上的我国近海海底稳定性区划[J]. 杜军,李培英,李萍,高珊. 海洋学报(中文版). 2014(05)
[8]海底管道失效原因分析及其对策[J]. 苏伟征,冀秀邦,程艳超. 化工管理. 2013(02)
[9]波浪作用下海底管线受力的数值模拟[J]. 仇正中,陈兵,张桦. 中国水运(下半月). 2011(06)
[10]砂土对埋设管线约束作用的模型试验研究[J]. 刘润,闫澍旺,王洪播,张军,徐余. 岩土工程学报. 2011(04)
硕士论文
[1]深海裸置海底管道侧向屈曲管土相互作用研究[D]. 张少洋.天津大学 2014
[2]自升式钻井平台插桩数值模拟研究[D]. 王鹏.天津大学 2012
[3]海底管线水平向屈曲过程中管土相互作用研究[D]. 王洪播.天津大学 2010
本文编号：3157266
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