水下射流挖沟机喷冲臂的设计与优化

发布时间：2021-06-26 21:34

　　为了防止海底管缆受到人为和自然环境损害,目前广泛采用射流挖沟机对管缆进行海底开沟埋设。针对射流挖沟机喷冲臂的形状设计和优化的问题,本文探讨了不同设计方案对喷嘴流速的影响。在相同入口压力条件下,考虑管道沿程损失和不同深度的喷嘴出口处的静压,采用理论分析和计算流体力学数值模拟相结合的方法进行喷冲臂形状设计。建立了一个有效的喷冲臂内部流动问题的数值模型,基于该模型计算了自主设计的3种喷冲臂内部流动并得到了最优喷冲臂设计方案。研究结果为今后射流挖沟机的研发提供了参考。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学学报. 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

设计沟型截面

V1.0版喷冲臂

本文采用STAR-CCM+流体计算软件对喷冲臂的内部流动进行CFD数值模拟。计算采用隐式非定常求解器,物理模型为可实现的k-ε湍流模型[14],考虑重力,设置壁面粗糙度为0.1×10-3 m。给定参考压力为20 m水深处静水压强。网格划分结果与边界条件设置如图3所示。喷嘴处设置为压力出口(考虑水深差带来的出口压强变化,不同喷嘴出口处根据高度变化设置不同的当地压力),管道入口依据水泵扬程设置压力入口(总压取0.6 MPa,为母船到管道口之间的沿程和局部损失留出压头余量),取稳定段的结果进行分析,数值模拟喷冲臂速度流线图见图4,图中也展示了2类喷嘴的出口流速分布,可以看出喷嘴出口处速度分布是比较均匀的。但是,喷嘴与主管道连接处延伸长度过大,底部喷嘴易被土体磨损打坏,因此下一步优化方向是直接将喷嘴连接到主管道上。图4 V1.0喷冲臂速度流线图

【参考文献】：
期刊论文
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[9]驳载拖橇式滩海海底挖沟敷缆装置[J]. 毛宁林.  石油工程建设. 2001(01)

硕士论文
[1]海底管道后挖沟技术实验研究及数值模拟[D]. 孟然.天津大学 2012
[2]用于喷射式挖沟机的喷嘴结构及喷嘴组合的研究[D]. 吴强.中国石油大学 2011



本文编号：3252126