【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、地區(qū)間貿(mào)易往來(lái)的日益頻繁,世界航運(yùn)業(yè)近些年正在不斷的發(fā)展和壯大。然而隨著海上船舶和設(shè)施的不斷增多,由此所帶來(lái)的弊端也日益凸顯,由大量船舶、海上石油鉆井平臺(tái)等海上設(shè)施所造成的海上溢油事故也屢屢發(fā)生。目前溢油污染已經(jīng)成為全球海洋污染中倍受關(guān)注的焦點(diǎn)之一。因此,對(duì)于加強(qiáng)海上溢油事故的預(yù)防和溢油后處理工作方面的研究就顯得尤為重要。而圍油欄可以有效控制溢油擴(kuò)散、減縮溢油區(qū)域面積,是防止溢油擴(kuò)散、配合回收溢油的有力工具,對(duì)于一旦發(fā)生海上溢油事故后,對(duì)減小溢油對(duì)環(huán)境和生態(tài)造成的影響起到了不可估量的作用,因此關(guān)于加強(qiáng)對(duì)各種高性能?chē)蜋诘难兄坪脱芯砍蔀榉乐购Ｑ笪廴竟ぷ鞯闹匾n題。 本文所完成的主要工作如下：建立了數(shù)值波浪水池,采用推板造波法模擬了數(shù)值波浪,又通過(guò)多孔介質(zhì)法對(duì)波浪進(jìn)行消波處理,分析了造波板運(yùn)動(dòng)周期與沖程對(duì)圍油欄所在區(qū)域流場(chǎng)特性的影響�？紤]實(shí)際環(huán)境因素的影響,進(jìn)行了多相流(氣-液-液)的數(shù)值模擬。 關(guān)于外界環(huán)境因素的影響,分別考慮了風(fēng)速、水流速度、溢油品質(zhì)、造波板周期、造波板沖程等因素對(duì)圍油欄攔油特性的影響。應(yīng)用數(shù)值模擬計(jì)算,研究不同尺寸、結(jié)構(gòu)參數(shù)的圍油欄的攔油效果,分析攔油失效發(fā)生的條件和原因,以及如何最大限度地避免攔油失效的發(fā)生,并模擬出風(fēng)浪共同作用下圍油欄的攔油效果。 具體分析研究了網(wǎng)-柵結(jié)構(gòu)圍油欄在圍控溢油過(guò)程中圍油欄高度、底網(wǎng)長(zhǎng)度、攔網(wǎng)孔隙率等對(duì)攔油效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文分所分析的幾種參數(shù)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)-柵結(jié)構(gòu)圍油欄適用于2級(jí)海況,風(fēng)速不超過(guò)3m/s,水流速度最高為0.3m/s,隨著水流速度的提高圍油欄上部在波浪的作用下更容易發(fā)生攔油失效。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在圍油欄實(shí)際適用過(guò)程中,最大程度的使圍油欄本體與溢油直接接觸一定程度上能夠提高攔油效果。
【圖文】：

此時(shí)若不及時(shí)進(jìn)行攔截，必將進(jìn)一步擴(kuò)大受污染區(qū)域，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)無(wú)法挽回的可怕后果。圍油欄通過(guò)直接阻擋溢油層的流動(dòng)，抑制溢油自由擴(kuò)散，，對(duì)溢油進(jìn)行集聚，是回收溢油的關(guān)鍵一環(huán)。如圖2.1所示溢油層在水流、浪潮等影響下向水流流動(dòng)方向擴(kuò)散，圍油欄的存在阻止了溢油的擴(kuò)散，對(duì)溢油起到抑制擴(kuò)散的作用，為后續(xù)回收工作做好關(guān)鍵性準(zhǔn)備。事實(shí)上，溢油附著在水面上，其形狀受波浪、風(fēng)力等影響是及其不規(guī)則的，圍油欄受到了溢油層的撞擊后，很容易出現(xiàn)部分溢油從圍油欄頂部越過(guò)的情況，而且當(dāng)所集油層厚度達(dá)圍油欄浸沒(méi)深度時(shí)，加之水流速度的影響，圍油欄底部就很容易出現(xiàn)溢油的部分流脫，這都將會(huì)使得圍油欄的攔油效果大打折扣。因此，減小油層對(duì)圍油欄的撞擊、提高圍油欄的臨界失效速度和攔油效果成為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的導(dǎo)向。2.2數(shù)值分析模型的建立2.2.1控制方程的建立控制方程采用不可壓縮粘性流體的Navier一StokeS方程和連續(xù)方程，選取速度、壓力為變量:‘口 uou、P!u二一十V二一}又口X口少/二S (2.1)

用推板造波，造波板初始位置(同時(shí)也是平衡位置)x二O，做沿x軸(即水平方向)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生數(shù)值波浪。為獲得較好的造波效果，而且不至于計(jì)算量過(guò)大，對(duì)波面附近的網(wǎng)格進(jìn)行了局部加密，如圖3.1所示。圖3.1波面附近區(qū)域的網(wǎng)格加密 Fig.3.1Gridre如 ingnearbywavesurfarea消波方法:考慮數(shù)值波浪水池中波浪運(yùn)行到水池墻壁邊界處產(chǎn)生反射波，反射波的反向傳遞勢(shì)必影響圍油欄所在區(qū)域的流場(chǎng)分布情況，造成所得數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。為此采用模擬現(xiàn)實(shí)中的削波灘的方法進(jìn)行反射波的削弱，以期得到較理想的波浪水池，提高數(shù)值模擬的可信度。目前數(shù)值模擬中采用較多的削波方法有多孔介質(zhì)消波法，稀疏網(wǎng)格消波法，人工粘性削波法[58]等。本文采用多孔介質(zhì)消波法進(jìn)行削波。3.1.2推板運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)波浪的影響造波板運(yùn)動(dòng)速度方程:
【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】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：X55

【參考文獻(xiàn)】

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1 魏芳;劉曉峰;林建國(guó);許穎;高清軍;;圍油欄性能優(yōu)化的數(shù)值模擬[J];交通節(jié)能與環(huán)保;2007年06期

2 于桂峰;吳宛青;封星;;基于Fluent典型結(jié)構(gòu)圍油欄適用條件數(shù)值實(shí)驗(yàn)[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

3 張政程,石勇,李晗,安長(zhǎng)發(fā);應(yīng)用VOF方法對(duì)水流中攔油柵攔油失效進(jìn)行數(shù)值模擬嘗試[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);1999年06期

4 許艷;王海潮;;我國(guó)溢油應(yīng)急綜合實(shí)力顯著提升[J];中國(guó)海事;2007年06期

5 鄭康生;浮沉式圍油欄的研制[J];海洋環(huán)境科學(xué);1985年02期

6 靳德榮;圍油欄在防止水域油污染中的應(yīng)用[J];海洋環(huán)境科學(xué);1986年01期

7 許祖美;日本的海洋石油污染防治技術(shù)[J];海洋環(huán)境科學(xué);1986年04期

8 閆季惠;海上溢油與治理[J];海洋技術(shù);1996年01期

9 劉誠(chéng);沈永明;梁燕;;圍油欄前壓力垂直結(jié)構(gòu)對(duì)油水界面穩(wěn)定性的影響[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2011年02期

10 李樹(shù)華;圍油欄研制概況[J];交通環(huán)保;1980年01期

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1 趙妍;應(yīng)用FLUENT對(duì)管路細(xì)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2004年

2 寧成浩;攔油柵失效的數(shù)值模擬研究[D];北京化工大學(xué);2002年

3 李振中;港內(nèi)溢油油膜加厚技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2007年

4 顧挺鋒;海洋工程水池波浪生成的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 李宏偉;數(shù)值水池造波方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2602314