本文關鍵詞：海底水力沖射開溝作業(yè)數(shù)值計算

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【摘要】：作為海上油氣運輸?shù)拇髣用},海底管道在海洋石油工程和經(jīng)濟建設中發(fā)揮著越來越重要的作用。挖溝埋設是為了對其進行保護的一種有效措施。其中,挖溝埋設管道的一種專業(yè)設備就是海底水力沖射式開溝機。最新研究發(fā)現(xiàn),在沖射開溝機的設計過程中存在很多問題,其中最困難的也是最重要的問題是射流相關參數(shù)設置沒有根據(jù),國家與行業(yè)也沒有相關的理論標準,基本上都是依靠設計者的經(jīng)驗來設置。設定的射流參數(shù)是否合適無法確定,開溝機的射流破土能力也就無法最大化地發(fā)揮出來。本文針對海底水力噴射式挖溝機射流破土技術,以噴射式挖溝機主要部件噴射泵為研究對象,通過查閱了有關噴射式挖溝設備及技術的相關文獻,歸納總結了沖射式挖溝機的關鍵技術,從中建立了噴射泵的幾何與求解模型。運用了數(shù)值計算的方法,結合計算流體動力學、流體力學、復雜流體力學,采用了CFD FLUENT軟件分析計算了噴嘴錐角角度和擴散角度等參數(shù)對沖射式挖溝機效率的影響,對這些參數(shù)進行確定并且對挖溝機整體進行優(yōu)化。第一,通過CFD數(shù)值模擬軟件模擬對挖溝機開溝效率的影響最大的噴嘴錐角角度、擴散角度及喉嘴距,確定噴嘴、擴散管和喉嘴距的最優(yōu)改進方案。第二,研究了開溝機在不同工況下的效率,主要采用的方法同樣是數(shù)值模擬方法,確定了噴射泵所需噴射液體的最低速度,并確定了開溝機在海底所能工作的最大深度與在淺海正常工作最小深度。研究表明:進行數(shù)值模擬方案設計時采用單一變量法,既能減少數(shù)據(jù)處理量,又能減少數(shù)值模擬次數(shù),時間和成本被節(jié)約的同時,數(shù)值模擬效果的全面性也能夠達到。噴射泵工作效率在噴嘴錐角約為45°、擴散角為6~8°、喉嘴距為300mm時效率都能有很大的提高。噴射泵的效率隨著海底深度的增加和入口流體速度的減小而減小。通過多組數(shù)值模擬及海底工況條件,模擬出開溝機允許的最大運行深度為100m,最淺工作深度為海平面下1.2m,并通過對噴射泵結構改進優(yōu)化處理后,模擬出開溝機最淺運行深度可達海平面下0.6m。綜上所述,本文研究成果可對海底水力挖溝技術提供一定的幫助,也對今后噴射泵的進一步研究提供借鑒。
【關鍵詞】：挖溝機 射流破土 CFD 噴射泵
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE97
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點摘要7-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景及目的意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 噴射式挖溝設備及技術的研究概況12-14
• 1.2.2 現(xiàn)有沖射式開溝機的幾種類型14-22
• 1.3 海底沖射式開溝機關鍵技術22-23
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容23-24
• 第二章 噴射式海底挖溝機的理論基礎24-31
• 2.1 噴射式挖溝機簡介24
• 2.2 噴射泵24-30
• 2.2.1 噴射泵的結構24-25
• 2.2.2 噴射泵的工作原理25
• 2.2.3 噴射泵的相似定律25-26
• 2.2.4 噴射泵的特性方程26-27
• 2.2.5 射流基本理論27-28
• 2.2.6 噴射泵的主要優(yōu)缺點28-29
• 2.2.7 噴射式液體輸送泵的基本參數(shù)29
• 2.2.8 噴射泵存在問題29-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第三章 液固兩相流基本理論31-38
• 3.1 液固兩相流研究概況31-32
• 3.1.1 理論研究31
• 3.1.2 應用問題研究31-32
• 3.2 液固兩相流的基本參數(shù)32-34
• 3.2.1 流量32
• 3.2.2 速度32-33
• 3.2.3 密度33-34
• 3.3 滯留效應34
• 3.4 固體顆粒在流體中的受力分析34-36
• 3.4.1 斯托克斯粘性阻力34-35
• 3.4.2 虛擬質量力（附加質量力）35-36
• 3.4.3 壓力梯度力36
• 3.4.4 巴塞特力36
• 3.5 液固兩相流的基本方程36-37
• 3.6 本章小結37-38
• 第四章 噴射泵流場模型及幾何模型的建立38-45
• 4.1 FLUENT軟件簡介38
• 4.2 噴射泵內(nèi)部流場模型的建立38-39
• 4.2.1 湍流數(shù)值模擬方法38
• 4.2.2 計算模型38-39
• 4.3 噴射泵內(nèi)部流場模型的求解39-40
• 4.4 噴射泵內(nèi)部流場模擬幾何模型的建立40-44
• 4.4.1 模型的建立40-43
• 4.4.2 網(wǎng)格劃分43-44
• 4.5 本章小結44-45
• 第五章 數(shù)值模擬結果及分析45-61
• 5.1 噴射泵運行參數(shù)可行性研究45
• 5.2 數(shù)據(jù)對比分析45-52
• 5.2.1 噴嘴錐角對噴射泵效率的影響45-47
• 5.2.2 擴散角對噴射泵效率的影響47-48
• 5.2.3 喉嘴距對噴射泵效率的影響48
• 5.2.4 開溝機海底運行深度對噴射泵效率的影響48-50
• 5.2.5 開溝機入口流體速度對運行效率的影響50-52
• 5.3 開溝機淺海作業(yè)分析52-59
• 5.3.1 開溝機在淺海工作深度的確定52-56
• 5.3.2 對泵的結構進行優(yōu)化56-59
• 5.4 本章小結59-61
• 結論61-62
• 參考文獻62-67
• 致謝67-68

【相似文獻】

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本文編號：985401