基于流固耦合的围油栏栏油效果研究

发布时间：2017-03-26 11:13

  本文关键词：基于流固耦合的围油栏栏油效果研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着石油资源的不断开发利用,接踵而来的海洋油污染问题日趋严重。海上溢油不仅对海洋环境造成严重破坏而且对国民经济造成巨大的损失。通常在发生溢油事故后,首先要采取措施对溢油进行围控,围油栏是常用的有效工具之一。然而在使用过程中,由于水流、波浪等因素的影响,围油栏拦油失效使得溢油逃逸,影响围油栏的拦油效果。前人关于围油栏拦油效果的研究中,大都不考虑拦油过程中围油栏的形变,用刚性围油栏进行拦油实验和模拟。本文在ANSYS Workbench数值仿真平台的基础上,利用流体分析软件Fluent和结构分析软件ANSYS,采用流-固耦合分析方法在围油栏拦油研究中的应用进行探索。围油栏在实际使用过程中裙体会发生弯曲变形。水流流动是引起围油栏变形的主要因素。本文在流-固耦合分析方法的基础上,模拟了不同流速下围油栏的形变量,分别对刚性和柔性围油栏进行模拟,并对两者的流场数据进行分析比较。由于围油栏变形后其附近的流场发生了改变,故围油栏的形变对围油栏的拦油会产生一定的影响。本文在流固耦合分析方法的基础上,通过VOF模型追踪油-水界面,实现了围油栏拦油过程的模拟。影响围油栏拦油效果的因素有很多,本文结合前人的研究成果,经过分析选取实验参数,建立数值实验方案。通过模拟实验,监测围油栏栏前溢油拦截量,研究分析了溢油密度、水流速度、围油栏栏深和材质弹性模量等参数对围油栏拦油效果的影响。数值实验结果表明,围油栏对于高密度的溢油拦截效果较差,水流速度过高也将不利于溢油的拦截,通过增加围油栏的栏深可以提高拦油效果,而拦油过程中围油栏出现过大变形将加剧溢油逃逸。
【关键词】：围油栏 形变 流固耦合 栏深 溢油拦截量
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U698.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 国内外重大溢油事故10-11
• 1.1.2 围油栏在溢油事故中的应用11-12
• 1.2 围油栏及其研究现状12-15
• 1.2.1 围油栏结构及作用13-14
• 1.2.2 围油栏的研究现状14-15
• 1.3 流固耦合的研究进展15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 第2章 数值研究的理论基础17-27
• 2.1 流固耦合分析基础17-20
• 2.1.1 流固耦合求解方法17-18
• 2.1.2 流固耦合基本方程18-20
• 2.2 流体分析基础20-23
• 2.2.1 流场数值模型20-21
• 2.2.2 边界条件21-22
• 2.2.3 数值离散及模型求解22-23
• 2.3 ANSYS耦合分析的实现23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 基于流固耦合的围油栏形变分析27-40
• 3.1 ANSYS流固耦合分析方法27-29
• 3.1.1 单向流固耦合分析27-28
• 3.1.2 双向流固耦合分析28-29
• 3.2 围油栏形变分析29-35
• 3.2.1 模型的简化与建立29-31
• 3.2.2 围油栏形变的数值模拟31-34
• 3.2.3 结果分析34-35
• 3.3 围油栏形变对流场的影响35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于流固耦合的围油栏拦油效果研究40-64
• 4.1 围油栏拦油数值实验平台40-45
• 4.1.1 数值实验方法40-42
• 4.1.2 拦油过程模拟42-45
• 4.2 拦油数值实验方案及参数选取45-47
• 4.2.1 数值实验方案45-46
• 4.2.2 数值实验参数选取46-47
• 4.3 拦油数值实验结果分析47-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 总结与展望64-66
• 5.1 研究工作总结64-65
• 5.2 进一步研究工作展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 研究生履历71

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9 王立锋;新型围油栏[J];交通环保;1991年06期

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2 逄蕾;郭建伟;刘宗江;;岸滩围油栏的应用[A];2007年船舶防污染学术年会论文集[C];2007年

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1 唐波;重庆销售增设围油栏净化三峡水[N];中国石油报;2008年

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4 记者 徐允上邋通讯员 王宜刚;5000米围油栏急送青岛[N];苏州日报;2008年

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