水下管道水平泄漏羽流動力學(xué)研究.pdf

1、海底石油管道被稱為油田的生命線，隨著海底石油資源開采和石油長距離運輸不斷增多，因管道泄漏而發(fā)生的溢油事故也逐年增多，這些溢油事故不但存在較大的安全隱患，而且對海洋環(huán)境造成不可估量的破壞。因此，為了給溢油事故的應(yīng)急響應(yīng)提供重要信息，對溢油在水中擴散特性的研究極為重要?；诖?，本文對水下管道水平泄漏的溢油運動進行實驗及數(shù)值模擬。論文主要工作如下:
　　首先，在水箱內(nèi)進行了水下管道的泄漏實驗，分析了泄漏孔徑及管內(nèi)壓力對羽流運動的影響。實

2、驗結(jié)果表明:管道內(nèi)壓力及泄漏孔徑對泄漏流量及所形成油滴的直徑有重要影響。在一定的雷諾數(shù)及壓力下，泄漏孔徑越大，油滴的尺寸也越大，且泄漏流量也越大。此外，隨著管道內(nèi)壓力及孔徑佛汝德數(shù)的增大，油液到達水面的時間增長，泄漏流量也隨之增大。
　　其次，采用商業(yè)軟件FLUENT對單相油及油氣兩相流體的水平泄漏進行了數(shù)值模擬?？紤]海流流速、油滴的尺寸、含氣率等因素的影響，詳細分析了單相流體及油氣兩相流體的運動特點，數(shù)值計算結(jié)果表明:對于單相流

3、體泄漏，除了管道內(nèi)壓力之外，海流流速、油滴尺寸都是影響溢油上升到水面時間的重要因素。海流流速越大，溢油上升到水面的時間越長;油滴尺寸越大，溢油上升的速度也越快。對于油氣兩相流體泄漏，隨著含氣率增高，羽流紊流程度逐漸提高，卷吸作用增強，溢油上升到水面的時間縮短。
　　最后，對實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行了對比分析，結(jié)果表明:實驗?zāi)M的羽流運動形態(tài)與數(shù)值模擬的羽流運動形態(tài)基本一致，數(shù)值模擬更好地彌補了由于實驗條件限制而沒有考慮的因素。在以上