15655.海底滑坡過程數值模擬及其對管線的作用

1、碩士學位論文海底滑坡過程數值模擬及其對管線的作用NumericalSimulationofSubmarimLandslidesProcessandThe“UmerlcalUlationOfbmarineLandslidesrocessandheirImpactonPipeline學號：21106207完成日期：2Q!壘生堇旦大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要長時間降雨或暴雨過

2、后，在山區(qū)很容易見到泥石流和滑坡?；?、泥石流不僅在陸地上會發(fā)生，在水面下(海底)也會發(fā)生。與陸地滑坡不同，在極緩的坡度下(O530)，海底滑坡都能發(fā)生。大規(guī)模的海底滑坡滑移距離往往長達數百公里，這會嚴重損壞海洋平臺、海底管線、電纜等海底設施，并造成嚴重的經濟損失。為了避免災害和降低經濟損失，研究和預測海底滑坡的滑動過程及海底滑坡對海底管線的作用有重要意義。論文第一部分內容為模擬海底滑坡的滑坡過程。運用流體力學基本方程，如邊界層近似理論

3、、連續(xù)方程、動量方程、納維斯托克斯方程等，推導了HerschelBulkley及雙線性(Bilinear)流變模型的控制方程及其差分格式。這些方程驗證了一維海底滑坡模擬軟件BING程序的準確性。之后，用ANSYSCFX與BING兩款軟件模擬了海底滑坡的運動過程，發(fā)現(xiàn)當泥漿抗剪強度越大時兩款軟件模擬的結果越接近。由于BING計算速度很快(普通計算僅需1~2分鐘)，對于抗剪強度大的泥漿，便可用BING模擬，這樣可大大提高工作效率。第二部分內

4、容是研究海底滑坡對海底管線的作用。準確的預測海底滑坡對海底管線的作用力是海洋工程師關心的問題。海底滑坡對管線的沖擊力通常采用傳統(tǒng)的流體力學的阻力系數來描述。Zakeri(2009)使用計算流體動力學(ComputationalFluidDynamicsCFD)方法，數值模擬了5種沖擊角度下，富含粘土的海底泥石流對管線的沖擊。并且，Zakeri提出了任意沖擊角度下，計算管線所受的法向阻力和縱向阻力的方法。Randolph和White(20

5、12)用土力學的方法，對Zakeri(2009)的數值結果重新進行了分析處理，提出用一條失效曲線來計算任意沖擊角度管線所受的沖擊力。本文采用CFD數值分析重新模擬了Zakeri(2009)的計算工況，并增加了更多工況。根據模擬的結果，發(fā)現(xiàn)沖擊角度對法向阻力系數影響很大，但對縱向阻力系數影響甚微。接著得到了改進的近似公式，該公式能更準確的估算任意沖擊角度懸浮管線受到的法向和軸向沖擊力。用土力學的方法對這些數值模擬結果也進行了重新分析，得到