水下管道水平泄漏羽流動(dòng)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(zhǎng)距離運(yùn)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(duì)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(duì)溢油在水中擴(kuò)散特性的研究極為重要?；诖?，本文對(duì)水下管道水平泄漏的溢油運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬。論文主要工作如下:
　　首先，在水箱內(nèi)進(jìn)行了水下管道的泄漏實(shí)驗(yàn)，分析了泄漏孔徑及管內(nèi)壓力對(duì)羽流運(yùn)動(dòng)的影響。實(shí)

2、驗(yàn)結(jié)果表明:管道內(nèi)壓力及泄漏孔徑對(duì)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(dá)水面的時(shí)間增長(zhǎng)，泄漏流量也隨之增大。
　　其次，采用商業(yè)軟件FLUENT對(duì)單相油及油氣兩相流體的水平泄漏進(jìn)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(xì)分析了單相流體及油氣兩相流體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:對(duì)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(shí)間的重要因素。海流流速越大，溢油上升到水面的時(shí)間越長(zhǎng);油滴尺寸越大，溢油上升的速度也越快。對(duì)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(qiáng)，溢油上升到水面的時(shí)間縮短。
　　最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)?zāi)M的羽流運(yùn)動(dòng)形態(tài)與數(shù)值模擬的羽流運(yùn)動(dòng)形態(tài)基本一致，數(shù)值模擬更好地彌補(bǔ)了由于實(shí)驗(yàn)條件限制而沒有考慮的因素。在以上