本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合的圍油欄欄油效果研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著石油資源的不斷開(kāi)發(fā)利用,接踵而來(lái)的海洋油污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。海上溢油不僅對(duì)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重破壞而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。通常在發(fā)生溢油事故后,首先要采取措施對(duì)溢油進(jìn)行圍控,圍油欄是常用的有效工具之一。然而在使用過(guò)程中,由于水流、波浪等因素的影響,圍油欄攔油失效使得溢油逃逸,影響圍油欄的攔油效果。前人關(guān)于圍油欄攔油效果的研究中,大都不考慮攔油過(guò)程中圍油欄的形變,用剛性圍油欄進(jìn)行攔油實(shí)驗(yàn)和模擬。本文在ANSYS Workbench數(shù)值仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上,利用流體分析軟件Fluent和結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS,采用流-固耦合分析方法在圍油欄攔油研究中的應(yīng)用進(jìn)行探索。圍油欄在實(shí)際使用過(guò)程中裙體會(huì)發(fā)生彎曲變形。水流流動(dòng)是引起圍油欄變形的主要因素。本文在流-固耦合分析方法的基礎(chǔ)上,模擬了不同流速下圍油欄的形變量,分別對(duì)剛性和柔性圍油欄進(jìn)行模擬,并對(duì)兩者的流場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。由于圍油欄變形后其附近的流場(chǎng)發(fā)生了改變,故圍油欄的形變對(duì)圍油欄的攔油會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本文在流固耦合分析方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)VOF模型追蹤油-水界面,實(shí)現(xiàn)了圍油欄攔油過(guò)程的模擬。影響圍油欄攔油效果的因素有很多,本文結(jié)合前人的研究成果,經(jīng)過(guò)分析選取實(shí)驗(yàn)參數(shù),建立數(shù)值實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn),監(jiān)測(cè)圍油欄欄前溢油攔截量,研究分析了溢油密度、水流速度、圍油欄欄深和材質(zhì)彈性模量等參數(shù)對(duì)圍油欄攔油效果的影響。數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,圍油欄對(duì)于高密度的溢油攔截效果較差,水流速度過(guò)高也將不利于溢油的攔截,通過(guò)增加圍油欄的欄深可以提高攔油效果,而攔油過(guò)程中圍油欄出現(xiàn)過(guò)大變形將加劇溢油逃逸。
【關(guān)鍵詞】：圍油欄 形變 流固耦合 欄深 溢油攔截量
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U698.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 國(guó)內(nèi)外重大溢油事故10-11
• 1.1.2 圍油欄在溢油事故中的應(yīng)用11-12
• 1.2 圍油欄及其研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 圍油欄結(jié)構(gòu)及作用13-14
• 1.2.2 圍油欄的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 流固耦合的研究進(jìn)展15
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 數(shù)值研究的理論基礎(chǔ)17-27
• 2.1 流固耦合分析基礎(chǔ)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 流體分析基礎(chǔ)20-23
• 2.2.1 流場(chǎng)數(shù)值模型20-21
• 2.2.2 邊界條件21-22
• 2.2.3 數(shù)值離散及模型求解22-23
• 2.3 ANSYS耦合分析的實(shí)現(xiàn)23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 基于流固耦合的圍油欄形變分析27-40
• 3.1 ANSYS流固耦合分析方法27-29
• 3.1.1 單向流固耦合分析27-28
• 3.1.2 雙向流固耦合分析28-29
• 3.2 圍油欄形變分析29-35
• 3.2.1 模型的簡(jiǎn)化與建立29-31
• 3.2.2 圍油欄形變的數(shù)值模擬31-34
• 3.2.3 結(jié)果分析34-35
• 3.3 圍油欄形變對(duì)流場(chǎng)的影響35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于流固耦合的圍油欄攔油效果研究40-64
• 4.1 圍油欄攔油數(shù)值實(shí)驗(yàn)平臺(tái)40-45
• 4.1.1 數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法40-42
• 4.1.2 攔油過(guò)程模擬42-45
• 4.2 攔油數(shù)值實(shí)驗(yàn)方案及參數(shù)選取45-47
• 4.2.1 數(shù)值實(shí)驗(yàn)方案45-46
• 4.2.2 數(shù)值實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取46-47
• 4.3 攔油數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析47-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 研究工作總結(jié)64-65
• 5.2 進(jìn)一步研究工作展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 研究生履歷71

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本文編號(hào)：268722