本文關(guān)鍵詞：雙殼油船水下破艙原油泄漏縮尺效應(yīng)及全尺度預(yù)測模型研究

  更多相關(guān)文章： 雙殼油船 油品泄漏 縮尺效應(yīng) 預(yù)測模型 數(shù)值模擬

【摘要】：海上原油運輸是我國進(jìn)口原油的重要途徑。在石油戰(zhàn)略儲備和海上絲綢之路兩大戰(zhàn)略背景下,原油海運量呈逐年上升的趨勢。由于航道擁擠,在未來的幾年內(nèi),海上原油運輸將面臨著更加嚴(yán)峻的泄漏風(fēng)險。社會各界對油品泄漏精準(zhǔn)預(yù)測和有效控制的訴求越發(fā)迫切。目前,學(xué)界大多采用縮尺模型模擬原油泄漏過程,研究原油泄漏規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上提出預(yù)測模型。然而縮尺效應(yīng)的客觀存在使得基于縮尺模型研究總結(jié)的泄漏規(guī)律和預(yù)測模型不準(zhǔn)確。因此,必須首先解決縮尺模型的縮尺效應(yīng)問題,然后才能在此基礎(chǔ)上提出更加精準(zhǔn)的泄漏預(yù)測模型。本文以相似理論、流體動力學(xué)為理論基礎(chǔ),計算機(jī)數(shù)值模擬為研究手段,主要完成縮尺效應(yīng)研究和預(yù)測模型研究兩部分內(nèi)容。一、從動力相似的角度初步分析了原油泄漏縮尺效應(yīng)的成因。以原油為試驗油品,進(jìn)行不同縮尺比模型的油品泄漏數(shù)值試驗。通過分析不同泄漏階段的油品泄漏特征參數(shù)隨縮尺比變化規(guī)律,探究縮尺效應(yīng)的成因和影響機(jī)制。在縮尺效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上提出基于縮尺比修正的油品泄漏準(zhǔn)靜態(tài)預(yù)測模型。二、根據(jù)相似理論的量綱分析法推導(dǎo)出了一系列油品泄漏流動相似準(zhǔn)則和相似函數(shù)關(guān)系式,基于此提出了新的縮尺方法,并結(jié)合數(shù)值模擬的手段提出新動態(tài)機(jī)理預(yù)測模型。通過與現(xiàn)有動態(tài)機(jī)理預(yù)測模型和原型結(jié)果對比,驗證新預(yù)測模型的準(zhǔn)確性。三、根據(jù)弗勞德相似準(zhǔn)則和雷諾相似準(zhǔn)則以及其他相似關(guān)系建立縮尺模型,進(jìn)行不同密度、粘度油品的泄漏數(shù)值試驗,得到較為充分的油品泄漏率統(tǒng)計數(shù)據(jù)�；谇拔牧烤V分析推導(dǎo)得到,以無量綱數(shù)表示的泄漏率抽象函數(shù),采用MATLAB軟件進(jìn)行多元非線性回歸分析,得到泄漏率預(yù)測模型的具體數(shù)學(xué)函數(shù)。最后進(jìn)行多項檢驗,驗證預(yù)測模型的可靠性和準(zhǔn)確性。本文基于計算機(jī)數(shù)值模擬的手段,進(jìn)行了不同縮尺比和油品的泄漏數(shù)值試驗。進(jìn)一步認(rèn)識了雙殼油船在不同泄漏情景下的油品泄漏機(jī)理。本文研究結(jié)果對縮尺模型試驗設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義,為油品泄漏的精準(zhǔn)預(yù)測以及高效控制提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：雙殼油船 油品泄漏 縮尺效應(yīng) 預(yù)測模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.133.1
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 引言13-19
• 1.1 研究背景與意義13
• 1.2 油船油品泄漏預(yù)測方法研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 靜態(tài)預(yù)測模型14
• 1.2.2 準(zhǔn)靜態(tài)預(yù)測模型14-15
• 1.2.3 動態(tài)預(yù)測模型15-16
• 1.3 研究內(nèi)容、方法與創(chuàng)新點16-19
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 課題研究方法17
• 1.3.3 課題創(chuàng)新點17-19
• 第二章 油船油品泄漏縮尺效應(yīng)及流體力學(xué)理論19-23
• 2.1 油船油品泄漏縮尺效應(yīng)現(xiàn)象19
• 2.2 粘性流體動力學(xué)理論19-20
• 2.2.1 連續(xù)性方程19-20
• 2.2.2 動量守恒方程20
• 2.2.3 能量守恒方程20
• 2.3 相似理論20-22
• 2.3.1 相似的基本概念20-21
• 2.3.2 相似三定理21-22
• 2.3.3 相似準(zhǔn)則的推導(dǎo)方法22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 油船油品泄漏縮尺效應(yīng)研究方法23-30
• 3.1 油品泄漏縮尺效應(yīng)問題的特殊性23
• 3.2 油品泄漏數(shù)值模型23-24
• 3.2.1 湍流模型23-24
• 3.2.2 多相流模型24
• 3.3 幾何模型及網(wǎng)格劃分24-27
• 3.3.1 幾何模型24-25
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分25-27
• 3.4 邊界條件與求解方法27
• 3.5 數(shù)值方法驗證27-29
• 3.5.1 網(wǎng)格獨立性分析27-28
• 3.5.2 數(shù)值模擬結(jié)果驗證28-29
• 3.6 本章小結(jié)29-30
• 第四章 雙殼油船油品泄漏模型縮尺效應(yīng)及預(yù)測模型30-46
• 4.1 問題的提出30-31
• 4.2 不同縮尺比模型試驗設(shè)計31
• 4.3 不同縮尺比模型泄漏特征參數(shù)特征分析31-40
• 4.3.1 不同縮尺比模型貨油艙油品泄漏速度32-35
• 4.3.2 不同縮尺比模型外界進(jìn)水速度35-38
• 4.3.3 不同縮尺比模型貨油艙油品泄漏38-39
• 4.3.4 不同縮尺比模型外界進(jìn)水量39-40
• 4.4 油品泄漏縮尺效應(yīng)40-44
• 4.4.1 油品泄漏入海量縮尺效應(yīng)分析40-42
• 4.4.2 油品泄漏持續(xù)時間縮尺效應(yīng)分析42-43
• 4.4.3 縮尺效應(yīng)無量綱化43-44
• 4.5 基于縮尺比修正的準(zhǔn)靜態(tài)預(yù)測模型44-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第五章 雙殼油船油品泄漏動態(tài)機(jī)理預(yù)測模型46-52
• 5.1 動態(tài)機(jī)理預(yù)測模型46-49
• 5.1.1 模型相似準(zhǔn)則46-48
• 5.1.2 模型主要參數(shù)比尺48-49
• 5.2 試驗設(shè)計49
• 5.3 動態(tài)機(jī)理預(yù)測模型對比驗證49-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 第六章 雙殼油船油品泄漏經(jīng)驗預(yù)測模型52-60
• 6.1 回歸分析預(yù)測方法52
• 6.2 試驗方案設(shè)計52-55
• 6.2.1 試驗設(shè)計方法52-53
• 6.2.2 試驗油品物性參數(shù)53
• 6.2.3 縮尺模型相似準(zhǔn)則53-54
• 6.2.4 試驗對照組54-55
• 6.3 泄漏經(jīng)驗預(yù)測模型55-59
• 6.3.1 多元非線性回歸模型55-56
• 6.3.2 經(jīng)驗預(yù)測模型回歸擬合及分析56-59
• 6.4 本章小結(jié)59-60
• 第七章 總結(jié)與展望60-62
• 7.1 總結(jié)60
• 7.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果68

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本文編號：709677