海底油氣輸送管線是海上油氣開發(fā)中油氣傳輸的主要方式,是海洋油氣生產系統(tǒng)中一個不可缺少的重要組成部分。由于海底管線所處的海洋動力環(huán)境非常惡劣,許多不確定因素的相互影響使得海底管線的鋪設和運營風險俱增,因沖蝕懸空而造成破壞的報道一直層出不窮。隨著我國深海油氣資源的不斷開發(fā),海底管線在海洋工程中的應用越來越廣泛,因此海洋動力作用下管線沖刷破壞及防護問題也越來越引起廣大海洋工程技術人員的廣泛關注。當管線平放在海床表面,在海流的作用下管線兩側上下游海床表面存在壓力差,此壓力差導致管線下方的海床內部產生滲流,并隨著滲流流速的增大,管涌現象發(fā)生,孔道沖刷開始；當孔道沖刷范圍逐漸增大時,管線下游尾流區(qū)內渦旋作用也逐漸加強,促使尾流沖刷發(fā)生。管線兩側的壓力差是造成孔道沖刷的直接動力因素,而尾流渦旋是加大尾流沖刷的附加動力環(huán)境。本文由繞流基本方程,利用攝動方法推導了管線周邊壓力分布關系,由此確立了沖刷坑內泥沙顆粒所受的滲流壓力差與沖刷起動的臨界壓力差；借助管線后方最易起動的泥沙顆粒受力分析,推導了的床面泥沙的臨界起動流速公式、沖止流速公式和穩(wěn)定沖刷坑深度公式�；趪鈙poiler防護技術成果的資料分析,... 

【文章來源】：中國海洋大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：138 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 海底管線沖刷問題的國內外研究歷史和現狀
        1.2.1 理論分析
        1.2.2 試驗研究
        1.2.3 數值模擬研究
        1.2.4 數值計算方法
    1.3 海底管線防護方法研究
        1.3.1 一般防護方法
        1.3.2 spoiler防護方法
    1.4 本文主要研究工作
第二章 海底管線沖刷的理論分析
    2.1 引言
    2.2 管線兩側的壓力梯度分析
    2.3 管線底部滲流流速分析
    2.4 管線沖刷的臨界條件
        2.4.1 沖刷起動的臨界壓力差
        2.4.2 管線沖刷起動的臨界流速
    2.5 管線沖刷達到平衡的沖止流速
    2.6 管線的平衡沖刷深度
    2.7 導流板對管線沖刷的影響分析
        2.7.1 管線頂部安裝剛性導流板（Spoiler）的作用分析
        2.7.2 管線頂部安裝柔性導流板的作用分析
        2.7.3 管線底部安裝柔性導流板的作用分析
    2.8 本章小結
第三章 管線沖刷與防護的物理模型試驗
    3.1 引言
    3.2 試驗相似定律的確定
    3.3 試驗系統(tǒng)設計
        3.3.1 可調控循環(huán)造流系統(tǒng)
        3.3.2 試驗模型布置
        3.3.3 數據測量與采集系統(tǒng)
    3.4 試驗方案設計
        3.4.1 試驗模型比尺
        3.4.2 試驗參數
        3.4.3 試驗方案
        3.4.4 試驗內容
        3.4.5 試驗方法與步驟
    3.5 本章小結
第四章 試驗結果分析
    4.1 管線表面壓力系數分析
        4.1.1 無導流板的管線表面壓力分布
        4.1.2 添加導流板的管線表面壓力分布
    4.2 管線升力系數與阻力系數分析
        4.2.1 頂部安裝剛性導流板的管線升力系數與阻力系數分析
        4.2.2 頂部安裝柔性導流板的管線升力系數與阻力系數分析
        4.2.3 底部安裝柔性導流板的管線升力系數分析
    4.3 管線附近床面壓力分布研究
        4.3.1 管線附近床面壓力分布
        4.3.2 管線兩側壓力差分析
    4.4 安裝導流板對管線周圍流場的影響
        4.4.1 管線周圍流場分析
        4.4.2 管線頂部安裝剛性導流板對周圍流場的影響
        4.4.3 管線頂部安裝柔性導流板對周圍流場的影響
    4.5 沖刷坑分析
        4.5.1 管線兩端固定單向流試驗
        4.5.2 管線兩端固定往復流試驗
        4.5.3 管線兩端可自由升降、單向流試驗
    4.6 本章小結
第五章 管線沖刷的數值模擬
    5.1 引言
    5.2 數值計算方法
        5.2.1 控制方程
        5.2.2 數值方法
        5.2.3 邊界條件
        5.2.4 計算網格
    5.3 計算結果
        5.3.1 斷面流速
        5.3.2 床面壓力分布
        5.3.3 管線表面壓力分布
        5.3.4 沖刷過程中流場的計算
        5.3.5 壓力場分布
        5.3.6 床面沖刷形態(tài)的計算
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
本文的主要創(chuàng)新點
參考文獻
主要符號說明
致謝
個人簡歷
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：2992157