隨著近年來油氣資源的開采輸送,鋪設(shè)快速難度低的海底管道是目前最為快捷經(jīng)濟的海上油氣運輸方式。為了保證海底管道的安全性,通常會采取挖溝埋設(shè)處理。在挖溝埋設(shè)工程中,后挖溝技術(shù)最為常見。由于作業(yè)水深、管道管徑不斷增加,對挖溝深度的要求也不斷增大。對此,研究不同因素對于水下沖刷效果的影響,對于實際水下射流挖溝系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化是十分必要的。本文通過三維數(shù)值模擬,對影響沖刷效果的因素進行了研究分析。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),進行水下射流沖刷模擬。首先對泥沙沖刷模型進行了驗證計算,確定了該模型在水下射流沖刷問題上的可靠性。接著對固定雙噴管射流沖刷進行模擬,從流速和壓力分布、懸沙濃度、沖刷斷面變化等方面對沖刷過程進行了相應(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。最后對移動雙噴管射流沖刷進行模擬,分析不同移動速度、射流速度、泥沙粒徑對沖刷效果的影響,并且對于二次沖刷和管道預(yù)埋問題進行了研究。結(jié)果表明,在所計算的工況中,移動速度越小,射流速度越大... 

【文章來源】：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

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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Φ = βMPM( )1.5 (2.15)其中，βMPM為實驗值，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)以上方程計算四種泥沙顆粒運動形式，從而泥沙運動。需要指出的是，整個泥沙沖刷模型是基于泥沙沖刷研究中所提出的經(jīng)驗公式，在實際應(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過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)驗性質(zhì)，在實際運用中，需要根據(jù)情況和實驗參數(shù)對泥沙沖刷模型中的各參數(shù)進行一定的設(shè)置和校準(zhǔn)，貼合真實驗現(xiàn)象和結(jié)果，以獲得最佳的數(shù)值模擬計算的結(jié)果。 泥沙沖刷模型設(shè)定與驗證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)閉了推移驗證 FLOW-3D 軟件的泥沙沖刷模型對于水下射流沖刷數(shù)值模擬性，下面將進行驗證計算。倪福生團隊關(guān)于淹沒射流沖刷進行的沖刷實驗[20]，建立相應(yīng)的數(shù)徑為 1.8mm 的無粘性土質(zhì)為研究對象進行水下射流沖刷驗證，所

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]水沙兩相流數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用[D]. 施華斌.清華大學(xué) 2016
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碩士論文
[1]射流助推式ROV型開溝機噴射臂及其沖刷過程研究[D]. 戴必林.浙江大學(xué) 2016
[2]拋錨作業(yè)對海底管線損害研究[D]. 宣凱.大連海事大學(xué) 2012
[3]海底管道后挖溝技術(shù)實驗研究及數(shù)值模擬[D]. 孟然.天津大學(xué) 2012
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本文編號：3386530