海底管道自埋機(jī)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著陸地石油儲(chǔ)量的越來越少,人們開始將目光放在海底石油的利用和開采上,而海底管道作為一種重要的運(yùn)輸工具,具有輸送連續(xù)、輸送量大、管理方便等優(yōu)點(diǎn),目前已在海洋工程中得到了較廣泛的應(yīng)用。通常情況下海底管道所處的海洋環(huán)境都非常惡劣,在波浪、潮流等的作用下容易造成管道懸空并失去在位穩(wěn)定性,所以一般在管道的鋪設(shè)過程中要對(duì)管道進(jìn)行埋設(shè),傳統(tǒng)方法是依靠機(jī)械的方式對(duì)管道進(jìn)行埋設(shè),但各類機(jī)械設(shè)備的價(jià)格都很昂貴,為了尋求一種經(jīng)濟(jì)有效的方式,人們將一種類似魚

2、鰭的阻流器裝置安放在管道上方,以實(shí)現(xiàn)管道的自埋。本文以杭州灣海底管道鋪設(shè)中的自埋技術(shù)為現(xiàn)實(shí)依據(jù),應(yīng)用數(shù)值模擬的方法來對(duì)比有無阻流器兩種情況下海水對(duì)管道沖刷產(chǎn)生的不同影響,通過對(duì)比說明阻流器對(duì)管道自埋的促進(jìn)作用。
　　 首先將海床假想為固壁,模擬有無阻流器管道周圍的沖刷情況,通過對(duì)管道表面的壓力系數(shù)、升力系數(shù)以及海床剪應(yīng)力的對(duì)比分析,說明阻流器能夠?qū)е鹿艿乐車靼l(fā)生變化,使得管道上方壓力變大,升力系數(shù)減小,管道下方水流流速變大,

3、沖刷海床,導(dǎo)致海床剪應(yīng)力增大,這些都對(duì)管道的自埋起到了一定的促進(jìn)作用。
　　 而后對(duì)管道周圍的泥沙海床沖刷進(jìn)行數(shù)值模擬,研究管道下方的沖刷坑形態(tài),同樣輸出管道表面壓力系數(shù)分布情況,并且對(duì)比管道下方的水流流速情況,從中我們可以看出,添加阻流器的管道表面壓力出現(xiàn)了明顯的左右不對(duì)稱情況,這是由于阻流器的阻擋導(dǎo)致管道迎流面頂部壓力明顯增大,而這也將導(dǎo)致管道的升力系數(shù)下降,管道下方的沖刷加劇,從沖刷坑的形態(tài)也可以看出,阻流器會(huì)使沖刷坑加深