《海底管線的沖刷極限與動力調整研究》是依託中國海洋大學，由拾兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海底管線的沖刷極限與動力調整研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：拾兵
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海底管線是海洋油氣資源傳輸的重要方式，由於複雜的海洋動力環境所造成的沖蝕-懸空-破壞屢見報端，其經濟損失與環境污染無法估量。波與流是引起海底管道局部沖刷的直接動力；而極端天氣是導致海底管線沖刷積累達到極限沖刷破壞的突變因素。開展極端天氣環境下的海底管線局部沖刷極限與動力調整研究，不僅具有很高的學術價值，而且具有廣闊的工程套用前景。本課題擬採用野外調查、非線性理論分析、系列物理模擬試驗相結合的方法，重點開展正常天氣環境中的海底管線穩定沖刷尺度與極端天氣環境下的沖刷累積導致的極限沖刷尺度的研究，找出兩種沖刷深度的內在累加關係，弄清海底管線沖刷破壞的複雜動力耦合機制，建立管線極限沖刷尺度的預測模型。在此基礎上，探討柔性導流板對海底管線極限沖刷破壞的減災效果，確立最優導流控制尺度，實現海底管線全天候沖刷理論的豐富與完善。
結題摘要
海底管線是油氣傳輸的主要方式，因複雜的海洋動力環境所造成的沖蝕懸空破壞屢見報端，其經濟損失與環境污染無法估量。波與流是引起海底管道局部沖刷的直接動力，而極端天氣產生的複雜動力環境是導致管線沖刷積累達到極限沖刷破壞的誘導因素,開展複雜動力環境作用下的海底管局部沖刷極限與動力調整研究，不僅具有很高的學術價值，而且具有廣泛的工程套用前景。本課題藉助於動力分析和非線性理論推導，建立了海底管線沖刷的臨界壓差、動休止角、沖止流速和穩定沖刷深度的計算公式，以及管線沖刷演變過程的非線性關係；利用波流水槽和大型波浪水池中的系列物理模型試驗手段，對不同浪向的單個管線沖刷與動力疊加效應、以及子母管線的沖刷機理和動力耦合效應做了機理研究和動力回響分析；基於紊流模型、泥沙起動和輸運模型的二次開發，成功模擬了海底單個管線、子母管線的沖刷演變過程，以及動力參數隨環境動力變化的回響機制；同時，利用導流板、管線溝槽和管線表面柔性體對海底管線動力調整做了數值模擬研究，得到了能有效改變管線前後壓差和局域壓力分布的調控效果。套用有限體積法和VOF方法對恆定流作用下水下管道局部繞流流場進行了數值模擬分析，得到了考慮水面變化時的管線周圍床面壓力分布情況，討論了水深、單嚮導流板及雙嚮導流板長度對壓差的影響。在此基礎上，基於多孔介質假設，通過修改動量方程對管道周圍海床的滲流場進行了數值求解計算，分析了導流板長度對水力梯度分布的影響，並對導流板的臨界長度進行了研究分析。
