隨著近年來(lái)油氣資源的開(kāi)采輸送,鋪設(shè)快速難度低的海底管道是目前最為快捷經(jīng)濟(jì)的海上油氣運(yùn)輸方式。為了保證海底管道的安全性,通常會(huì)采取挖溝埋設(shè)處理。在挖溝埋設(shè)工程中,后挖溝技術(shù)最為常見(jiàn)。由于作業(yè)水深、管道管徑不斷增加,對(duì)挖溝深度的要求也不斷增大。對(duì)此,研究不同因素對(duì)于水下沖刷效果的影響,對(duì)于實(shí)際水下射流挖溝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化是十分必要的。本文通過(guò)三維數(shù)值模擬,對(duì)影響沖刷效果的因素進(jìn)行了研究分析。本文在前人的研究工作上,基于FLOW-3D的泥沙沖刷模型建立沖刷數(shù)值模型,結(jié)合挖溝設(shè)備尺度參數(shù),進(jìn)行水下射流沖刷模擬。首先對(duì)泥沙沖刷模型進(jìn)行了驗(yàn)證計(jì)算,確定了該模型在水下射流沖刷問(wèn)題上的可靠性。接著對(duì)固定雙噴管射流沖刷進(jìn)行模擬,從流速和壓力分布、懸沙濃度、沖刷斷面變化等方面對(duì)沖刷過(guò)程進(jìn)行了相應(yīng)分析,并研究了不同射流速度下的沖刷效果和沖刷輪廓自相似性,結(jié)果表明射流速度越大,沖坑尺度越大,且不同射流速度下的沖刷輪廓具有自相似性。最后對(duì)移動(dòng)雙噴管射流沖刷進(jìn)行模擬,分析不同移動(dòng)速度、射流速度、泥沙粒徑對(duì)沖刷效果的影響,并且對(duì)于二次沖刷和管道預(yù)埋問(wèn)題進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在所計(jì)算的工況中,移動(dòng)速度越小,射流速度越大... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

S.SChatterjee試驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>

Φ = βMPM( )1.5 (2.15)其中，βMPM為實(shí)驗(yàn)值，一般取 8， 為泥沙體積分?jǐn)?shù)。FLOW-3D 中的泥沙沖刷模型根據(jù)以上方程計(jì)算四種泥沙顆粒運(yùn)動(dòng)形式，從而泥沙運(yùn)動(dòng)。需要指出的是，整個(gè)泥沙沖刷模型是基于泥沙沖刷研究中所提出的經(jīng)驗(yàn)公式，在實(shí)際應(yīng)用中是有一定局限性的。首先，它不適用于粘性土質(zhì)；其泥沙沖刷模型所使用理論對(duì)過(guò)大的泥沙顆粒的有效性有限，所以不太適用于大沙顆粒；還有，由于泥沙沖刷模型本身的經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，在實(shí)際運(yùn)用中，需要根據(jù)情況和實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)泥沙沖刷模型中的各參數(shù)進(jìn)行一定的設(shè)置和校準(zhǔn)，貼合真實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，以獲得最佳的數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果。 泥沙沖刷模型設(shè)定與驗(yàn)證FLOW-3D 軟件（Ver 11.2）中的泥沙沖刷模型（Sediment Scour Model）設(shè)定如圖所示：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位論 文質(zhì)系數(shù)(Bed Load Coefficient)用于推移質(zhì)輸送速率方程，控制在剪力的情況下推移質(zhì)輸送速率。對(duì)于該參數(shù)可以選擇 Meyer-Peter 和ielsen 方程[36]或 Van Rign 方程[37]三者其一計(jì)算推移質(zhì)輸送率，推分別為 8.0,12.0 和 0.053。同樣，若設(shè)置系數(shù)為 0，則關(guān)閉了推移驗(yàn)證 FLOW-3D 軟件的泥沙沖刷模型對(duì)于水下射流沖刷數(shù)值模擬性，下面將進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算。倪福生團(tuán)隊(duì)關(guān)于淹沒(méi)射流沖刷進(jìn)行的沖刷實(shí)驗(yàn)[20]，建立相應(yīng)的數(shù)徑為 1.8mm 的無(wú)粘性土質(zhì)為研究對(duì)象進(jìn)行水下射流沖刷驗(yàn)證，所

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]射流助推式ROV型開(kāi)溝機(jī)噴射臂及其沖刷過(guò)程研究[D]. 戴必林.浙江大學(xué) 2016
[2]拋錨作業(yè)對(duì)海底管線損害研究[D]. 宣凱.大連海事大學(xué) 2012
[3]海底管道后挖溝技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D]. 孟然.天津大學(xué) 2012
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