海底油氣輸送管線是海上油氣開(kāi)發(fā)中油氣傳輸?shù)闹饕绞?是海洋油氣生產(chǎn)系統(tǒng)中一個(gè)不可缺少的重要組成部分。由于海底管線所處的海洋動(dòng)力環(huán)境非常惡劣,許多不確定因素的相互影響使得海底管線的鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)俱增,因沖蝕懸空而造成破壞的報(bào)道一直層出不窮。隨著我國(guó)深海油氣資源的不斷開(kāi)發(fā),海底管線在海洋工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,因此海洋動(dòng)力作用下管線沖刷破壞及防護(hù)問(wèn)題也越來(lái)越引起廣大海洋工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。當(dāng)管線平放在海床表面,在海流的作用下管線兩側(cè)上下游海床表面存在壓力差,此壓力差導(dǎo)致管線下方的海床內(nèi)部產(chǎn)生滲流,并隨著滲流流速的增大,管涌現(xiàn)象發(fā)生,孔道沖刷開(kāi)始；當(dāng)孔道沖刷范圍逐漸增大時(shí),管線下游尾流區(qū)內(nèi)渦旋作用也逐漸加強(qiáng),促使尾流沖刷發(fā)生。管線兩側(cè)的壓力差是造成孔道沖刷的直接動(dòng)力因素,而尾流渦旋是加大尾流沖刷的附加動(dòng)力環(huán)境。本文由繞流基本方程,利用攝動(dòng)方法推導(dǎo)了管線周邊壓力分布關(guān)系,由此確立了沖刷坑內(nèi)泥沙顆粒所受的滲流壓力差與沖刷起動(dòng)的臨界壓力差；借助管線后方最易起動(dòng)的泥沙顆粒受力分析,推導(dǎo)了的床面泥沙的臨界起動(dòng)流速公式、沖止流速公式和穩(wěn)定沖刷坑深度公式。基于國(guó)外spoiler防護(hù)技術(shù)成果的資料分析,... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：138 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 海底管線沖刷問(wèn)題的國(guó)內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀
        1.2.1 理論分析
        1.2.2 試驗(yàn)研究
        1.2.3 數(shù)值模擬研究
        1.2.4 數(shù)值計(jì)算方法
    1.3 海底管線防護(hù)方法研究
        1.3.1 一般防護(hù)方法
        1.3.2 spoiler防護(hù)方法
    1.4 本文主要研究工作
第二章 海底管線沖刷的理論分析
    2.1 引言
    2.2 管線兩側(cè)的壓力梯度分析
    2.3 管線底部滲流流速分析
    2.4 管線沖刷的臨界條件
        2.4.1 沖刷起動(dòng)的臨界壓力差
        2.4.2 管線沖刷起動(dòng)的臨界流速
    2.5 管線沖刷達(dá)到平衡的沖止流速
    2.6 管線的平衡沖刷深度
    2.7 導(dǎo)流板對(duì)管線沖刷的影響分析
        2.7.1 管線頂部安裝剛性導(dǎo)流板（Spoiler）的作用分析
        2.7.2 管線頂部安裝柔性導(dǎo)流板的作用分析
        2.7.3 管線底部安裝柔性導(dǎo)流板的作用分析
    2.8 本章小結(jié)
第三章 管線沖刷與防護(hù)的物理模型試驗(yàn)
    3.1 引言
    3.2 試驗(yàn)相似定律的確定
    3.3 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.3.1 可調(diào)控循環(huán)造流系統(tǒng)
        3.3.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒贾?br>        3.3.3 數(shù)據(jù)測(cè)量與采集系統(tǒng)
    3.4 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        3.4.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅瘸?br>        3.4.2 試驗(yàn)參數(shù)
        3.4.3 試驗(yàn)方案
        3.4.4 試驗(yàn)內(nèi)容
        3.4.5 試驗(yàn)方法與步驟
    3.5 本章小結(jié)
第四章 試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.1 管線表面壓力系數(shù)分析
        4.1.1 無(wú)導(dǎo)流板的管線表面壓力分布
        4.1.2 添加導(dǎo)流板的管線表面壓力分布
    4.2 管線升力系數(shù)與阻力系數(shù)分析
        4.2.1 頂部安裝剛性導(dǎo)流板的管線升力系數(shù)與阻力系數(shù)分析
        4.2.2 頂部安裝柔性導(dǎo)流板的管線升力系數(shù)與阻力系數(shù)分析
        4.2.3 底部安裝柔性導(dǎo)流板的管線升力系數(shù)分析
    4.3 管線附近床面壓力分布研究
        4.3.1 管線附近床面壓力分布
        4.3.2 管線兩側(cè)壓力差分析
    4.4 安裝導(dǎo)流板對(duì)管線周圍流場(chǎng)的影響
        4.4.1 管線周圍流場(chǎng)分析
        4.4.2 管線頂部安裝剛性導(dǎo)流板對(duì)周圍流場(chǎng)的影響
        4.4.3 管線頂部安裝柔性導(dǎo)流板對(duì)周圍流場(chǎng)的影響
    4.5 沖刷坑分析
        4.5.1 管線兩端固定單向流試驗(yàn)
        4.5.2 管線兩端固定往復(fù)流試驗(yàn)
        4.5.3 管線兩端可自由升降、單向流試驗(yàn)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 管線沖刷的數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 數(shù)值計(jì)算方法
        5.2.1 控制方程
        5.2.2 數(shù)值方法
        5.2.3 邊界條件
        5.2.4 計(jì)算網(wǎng)格
    5.3 計(jì)算結(jié)果
        5.3.1 斷面流速
        5.3.2 床面壓力分布
        5.3.3 管線表面壓力分布
        5.3.4 沖刷過(guò)程中流場(chǎng)的計(jì)算
        5.3.5 壓力場(chǎng)分布
        5.3.6 床面沖刷形態(tài)的計(jì)算
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
主要符號(hào)說(shuō)明
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：2992157