水下油管泄漏时油滴尺寸分布研究

发布时间：2017-12-05 20:16

  本文关键词：水下油管泄漏时油滴尺寸分布研究

  更多相关文章： 水下溢油 油滴尺寸 泄漏量 羽射流 最大熵原理

【摘要】：近十年来,随着海底油气管道铺设数量的不断加大,海上油气勘探和生产得到了显著提高。但是,也面临着海底油气管道泄漏率增加的问题。海底溢油事故对海洋生物和沿海城市造成了严重的影响和危害,其产生的危害程度要远远大于海面溢油带来的危害。目前对于溢油的研究大多数局限于海面溢油,海底溢油则研究很少,对海底溢油的研究更多是针对大开口、大泄漏量的井喷,而微孔泄漏则少有涉及。本文主要对水下管道微孔泄漏时的油滴尺寸分布进行了实验及理论研究,并对不同泄漏工况时的羽流形态进行对比分析,具体的工作如下:1.在水箱内进行了水下油管微孔泄漏实验,对同一泄漏孔尺寸在不同泄漏量以及不同释放方向的油滴尺寸进行了实验测试。实验结果表明泄漏量对油滴的尺寸大小有较大的影响,油滴脱离泄漏孔主要受到自身表面张力的阻碍作用,油滴依靠浮力来抵消自身的表面张力,随着泄漏量的增大,射流获得更大的动能,溢油在羽射流的初始动能和油滴的表面能共同作用下破碎成大量的小油滴,油滴在水体中克服自身表面张力将动能转化为表面能,油滴的尺寸逐渐减小,油滴的表面积不断增大获得更多的表面能。随着泄漏量的增大使得油滴获得了更大的出流速度,在泄漏孔处形成强烈的紊流,油滴在紊流的作用下破碎成更多更小的油滴,当紊流强度增大到一定程度时油滴逐渐趋于雾化。2.对泄漏量和泄漏孔径对出流的影响进行了实验研究,分析了水下油滴的受力状况,验证了在低雷诺数情况下可以使用油滴尺寸估算公式,但此公式不适用于雷诺数较大的情况。实验对水下水平释放的溢油羽射流形态进行了研究并且与垂直释放对比,垂直释放时,由于浮力与释放方向相同,浮力对羽流运动起促进作用,因此羽流的垂向运动更快。水平释放时,浮力与初始动量垂直。在浮力与初始动量的共同作用时,羽流会逐渐向上弯曲,当水平初始动量消耗完后,羽流完全转化为垂直上升运动,因此,羽流的垂向运动会更慢,羽流的截面宽度形成的也更快更宽。3.采用最大熵方法,以油滴的质量、能量守恒为约束方程,建立了预测油滴尺寸分布的理论模型,并采用数值技术对理论模型进行了求解,理论预测结果与实验结果的对比表明,预测结果与实验数据基本吻合,这说明本文所建模型基本能够反应油滴尺寸的变化规律。本文通过对水下微孔溢油的研究,为溢油泄漏后的后续运动的理论模拟提供了重要的基础数据。
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE973.92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;小资料[J];设备维修;1982年04期

2 黄瑞福;阮美玲;;油滴天目釉的研究[J];电子显微学报;1984年04期

3 赵文谦,江洧;石油以油滴形式向水下扩散的研究[J];环境科学学报;1990年02期

4 武周虎,尹海龙;水面有限长油膜下油滴浓度分布及其污染带的数值计算[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年04期

5 肖杰;;海底管线微孔泄漏油滴尺寸的理论与实验研究[J];海洋环境科学;2008年04期

6 郑远扬;多层板油水分离器油滴脱除率的计算[J];化学工程;1987年06期

7 何光伟;潘仁云;周其云;唐舜英;袁惠根;;无机分散剂磷酸钙在油滴表面的覆盖情况[J];合成树脂及塑料;1992年03期

8 鲁江,肖人卓;气升式内环流反应器中油滴的分散特性[J];高校化学工程学报;1993年03期

9 尹钟万;杜春林;张双城;;控制油滴粒径提高油水分离效率的探讨[J];油田地面工程;1993年02期

10 查隆伟;;介绍几种制取球形液滴的方法[J];物理教学;1991年08期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 黄瑞福;阮美玲;;油滴天目釉的研究[A];第三次中国电子显微学会议论文摘要集（二）[C];1983年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 吴兴剑 特约记者 庞宝龙;“最美油滴”，，用热血为战鹰“加油”[N];中国国防报;2014年

2 美国普度大学食品工程博士 王泽斌;奶汤究竟是什么汤[N];健康报;2011年

3 ;军油滴滴不马虎[N];解放军报;2000年

4 谢帮虎（重庆）;莫把“曜变”当“油滴”[N];中国商报;2003年

5 记者　白毅;北京大学揭示细胞内脂代谢机制[N];中国医药报;2006年

6 北京朝阳医院皮肤科 冉立伟;挑精油,滴进热水试试看[N];健康时报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 倪玲英;复杂通道中油滴的运动规律与颗粒周围剪切力场研究[D];中国石油大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 朱睿;溢油分散剂效率及油滴粒径分布影响因素研究[D];大连海事大学;2015年

2 张朋飞;三元复合驱采出液油滴运动与聚并规律研究[D];中国石油大学(华东);2014年

3 邢雷;旋流场内离散相油滴运移轨迹研究[D];东北石油大学;2016年

4 杨拓;油水分离旋流器油滴运动及其破碎数值模拟[D];华中科技大学;2015年

5 刘志萌;水下油管泄漏时油滴尺寸分布研究[D];集美大学;2017年

6 肖杰;海底管线微孔泄漏油滴尺寸与上升速度研究[D];大连理工大学;2007年

7 王金锋;油滴天目釉的形成机理及制备工艺研究[D];河北理工学院;2003年

8 孙润哲;船舶油污水中油滴电动操控和检测技术研究[D];大连海事大学;2014年

9 孙宝楠;波浪破碎过程对油滴垂直混合的作用研究[D];国家海洋局第一海洋研究所;2010年

10 赵钰祥;强迫对流环境下单油滴燃烧的数值模拟[D];内蒙古科技大学;2014年

本文编号：1256048