考虑波浪自由表面作用的海底管道局部泥沙冲刷数值研究

该文利用有限元方法,在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)观点下求解不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程和泥沙输运方程,建立了可充分考虑波浪自由表面影响作用的海底管道局部冲刷数值分析模型。其中,流动的湍流效应通过SST k?ω模型进行模拟,波浪自由表面及底床变形通过动网格方法进行实时界面追踪,模型同时考虑了悬移质输沙和推移质输沙。通过与已发表研究成果的对比验证,该文所建立的模型具有良好的数值精度。在进一步考虑波浪自由表面效应的基础上,对海底管道局部冲刷问题开展了数值研究,考察了入射波高和波浪周期对局部冲刷以及管道受力的影响作用。该文所建立的数值模型是对以往长期采用简化的振荡流模型(忽略波浪自由表面效应)进行海底管道局部冲刷数值研究的重要发展。     

海底管道冲刷预测分析

在海洋油气中,海底管道是输送油气的有效工具。但偶有发生的海底管道断裂事故不仅造成巨大经济损失,还造成了严重的海洋环境污染。这些事故大多是由冲刷引起的。本文根据Airy线性波理论,分析了影响海底管道冲刷的时间、管道外径、海床处水流流速、波高、周期等因素,估算了裸置于海床的管道潮流作用下的平衡冲刷量,其研究内容和结论对未来海底管道冲刷预测分析具有一定指导意义。     

海底管道冲刷抑制模型试验研究及现场工程验证北大核心CSCD

海洋波流冲刷易引起海底管道悬空,从而导致管道疲劳或强度破坏,引发油气泄漏等海上重大污染事故。本文针对我国某高潮差、强急流海域海底管道面临的冲刷问题,提出了不同类型的冲刷抑制方法,并通过模型试验对不同比尺、管径、海床流速、海床冲刷深度进行了研究,分析比较了不同冲刷抑制措施的防护效果,结果表明人工草压块联排结构防护方案在缓流、促淤、在位稳性及经济性等方面表现最优,最后将该方案应用于某实际海底管道冲刷抑制防护工程中,验证了该方案的冲刷抑制效果。本文研究成果为海底管道冲刷抑制及悬空治理提供了重要技术支撑和参考。     

海底管道冲刷抑制模型试验研究及现场工程验证

海洋波流冲刷易引起海底管道悬空,从而导致管道疲劳或强度破坏,引发油气泄漏等海上重大污染事故。本文针对我国某高潮差、强急流海域海底管道面临的冲刷问题,提出了不同类型的冲刷抑制方法,并通过模型试验对不同比尺、管径、海床流速、海床冲刷深度进行了研究,分析比较了不同冲刷抑制措施的防护效果,结果表明人工草压块联排结构防护方案在缓流、促淤、在位稳性及经济性等方面表现最优,最后将该方案应用于某实际海底管道冲刷抑制防护工程中,验证了该方案的冲刷抑制效果。本文研究成果为海底管道冲刷抑制及悬空治理提供了重要技术支撑和参考。     

东海海底管道海流冲刷作用的影响因素探讨

依据以往多次东海海底管道检测成果资料,分析和探讨了形成海流冲刷作用的各种因素,可以归结为内部海洋环境和外部环境变化两大因素,以及这些因素可能对海底管道产生危害影响的程度,并总结了在长期的海流冲刷作用下海管的空间状态、海底受冲蚀的表现形式和海床冲淤变化,提出了今后检测和维护工作的一些建议。     

埕岛海域海底管道隐患分析及治理

海底输油管道的安全与否直接影响着海洋石油工业的发展和海洋环境的保护。胜利油田埕岛海域所处的位置和环境决定该海域存在海底冲刷,海上工程勘察情况表明海底管道因冲刷悬空非常普遍,给管道的安全运行带来严重隐患。文章结合该海域油气管道的现状,对安全隐患进行分析,并提出治理措施。     

海底管道淘空机理数值分析

对海底管道周围流场进行数值模拟,总结在不同管道裸露阶段的泥沙冲刷模式,探讨管线冲刷淘空的机理,并分析不同冲刷深度、流速和管径大小对冲刷淘空的影响。研究发现随着冲刷深度的增大,冲刷速度变慢,而管径和流速越大,冲刷强度越大。     

波致海底边坡稳定性影响研究

海底滑坡是海洋工程面临的主要地质灾害之一,其对海洋油气开发可能产生巨大影响.滩浅海中波浪产生的海床波压力是边坡失稳的关键因素,而在某些实际工程计算中却常常忽略该因素对边坡稳定性的影响.通过对传统边坡稳定性方法适应性分析及对比,提出了考虑波浪影响的边坡稳定性分析方法,并分析坡角等因素对稳定性的影响,对海底管道管沟开挖、港...     

基于FLUENT的海底结构冲刷启动评估法在印尼海底管道工程中的应用

针对由于海底管道支撑结构底部被冲刷掏空而导致的海底管道失效等问题,研究了海底结构物冲刷原理,以冲刷理论分析为基础获得了海床冲刷启动流速。采用FLUENT有限元软件建立海管支撑结构及周围海域的二维紊流模型,真实地模拟了海床上增加支撑结构后的海流变化趋势,获得了增加海底结构物后的海床表面流速,通过与海床冲刷启动流速比对来评估冲刷情况。该评估法在印尼爪哇海域海底管道工程成功应用,是一种实用可靠的冲刷启动评估方法,对国内外海域海底结构的冲刷启动评估工作有借鉴意义。     

海底管道路由勘察及状态评估技术分析

海底管道由于长期服役,会严重影响海底管道的安全状态。在对海底管道的斟察中,因为附近海床会被冲刷,造成海底管道裸露,影响海底管道的正常运行,所以为了保证管道能正常使用,防止海洋环境受污染,对海底管道路的勘察尤为重要,为海底管道状态评估提供依据。本文根据大量工程经验,对海底管道探测实施方法进行了归纳,提高海底管道探测效率。     

近海孤立圆柱基底的局部冲刷试验研究

基于波流共同作用下直立大直径圆柱建筑物周围的局部冲刷机理,通过物理模型试验,研究圆柱基底周围的冲淤形态。利用试验结果,采用量纲分析原理和多元线性回归分析方法,分析各种海洋环境参数对最大冲刷深度的影响,给出波流作用下直立大直径圆柱建筑物周围的最大冲刷深度的预测公式。该公式与原有公式比较,概念清晰、形式简单,可供实际工程中估算类似结构的最大冲刷深度。     

喷射式水下挖沟机冲刷试验

研究了喷口流速和喷管沿管道轴线方向倾斜对冲刷效果的影响,分析冲沟从刚开挖至平衡状态这一时间段内的历时变化过程和变化原因以及平衡状态时冲刷断面的自相似性.试验的成果对于喷射式水下挖沟机的优化设计和指导水下挖沟机施工作业具有参考意义.     

海底管线开沟埋设时的应力分析

海底管线在开沟埋设过程中，在非水平长度段内，高差引起的管线局部弯曲可导致管线承受较大应力。利用材料力学的方法对海底管线的受力作了分析，得出了悬空段长度、悬空段弯矩和管线应力的解析式，并讨论了影响管线开沟应力的一些因素。为方便工程人员设利一分析，给出了悬空段长度和管线应力随沟深变化的曲线。     

海底管道振动对砂基淘蚀影响的试验研究

针对引发振动的流与置于砂基上的管道淘蚀的相互作用问题,应用小尺度模型进行了试验研究。作为试验模型的管段由弹簧悬挂,管段淹没在水流中,并可在水平和垂直方向自由移动,依此研究管道系统的振动特性与淘蚀发展的关系。结合工程实践中的典型情况,应用相似比理论,建立起可在水槽中进行的试验模型。由这项研究所建立的方法不仅给出了管道下砂基动态淘蚀的机理,而且可为海底管道的概念设计提供参考性依据。     

管道轴向导波检测技术

为了推动管道轴向导波检测技术的发展,介绍了电磁超声导波检测技术在圆柱管道检测方面的应用,在近年来管道轴向导波检测技术研究的基础上,对管道轴向导波检测技术做了系统的阐述,重点分析了轴向导波的频散特性,以及近年来采用电磁超声传感器激发轴向导波的基本原理和设计方法,指出扭转导波无频散的特性在检测上具有重要意义。最后提出了管道轴向导波无损检测技术目前存在的问题及进一步的研究发展方向。     

基于管土耦合的海底管跨涡激疲劳分析程序

由于海流冲刷,海底管线在服役期间会在某些管段形成管跨,管跨的涡激振动是引发海底管线疲劳失效的主要因素之一。基于Visual Basic环境开发海底管跨涡激疲劳分析程序,利用所封装的ANSYS软件建立管土耦合非线性管跨有限元模型,依据Miner线性累积损伤理论,采用S-N曲线法计算管跨在海流作用下的疲劳损伤,并与SHEAR7软件的计算结果进行对比验证,开发的疲劳分析程序具有较高的精度和工程应用价值。     

负压波法在液体管道上的可检测泄漏率分析

由于管道泄漏引发的负压波大小及其沿管道的衰减程度都与管道工况、长度、口径和介质物性等管道特性有关,因此管道特性决定了负压波法在管道上的可检测性。依据特征线理论,对管道的泄漏发生机理和压力波传播机理进行了研究,建立了管道内产生负压波及其传播中衰减程度的计算模型,并利用实际输油管道的操作数据验证了所建立的计算模型的准确性。以该计算模型为基础,进一步分析了管道特性与负压波法的可检测泄漏率等指标的关系,为管道的设计和布局提供参考,并可对基于负压波法的管道泄漏检测系统进行正确的评价。     

考虑温度应力的海洋输液立管动力特性及涡激振动研究

考虑海洋立管管内外温差产生的温度应力以及管内流动流体和管外海洋环境荷载共同作用,建立了立管的涡激振动微分方程,采用伽辽金法对输液立管的动力特性进行分析,给出了有管内流体和温度应力时的海洋立管动力特性的表达式。结合典型平台输油立管的设计参数,分析了在百年一遇海况条件下立管的涡激振动状态和振动幅值。管内流体流动和管内外温差会降低立管的固有频率。对于有可能发生锁频共振的管段,应该采取一定的措施予以避免。     

穿越滞洪区油气管道埋深设计优化

论述了豫北PH天然气管道工程项目穿越滞洪区段管道埋深设计方案的优化过程。设计单位起初根据GB 50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》确定管道埋深按照冲刷线以下1.5 m进行设计,经过建设单位和设计单位研判,最终确定管道埋深按照冲刷线以下进行设计。优化后的设计埋深可以显著节省投资、缩短工期、减少用地,提高安全质量,并为其他油气输送管道工程穿越滞洪区段埋深提供技术参考。     

压力波作用下输油管道动态特性研究

由于多种因素的影响,输油管道内的压力通常不稳定,对管道结构的可靠性和使用寿命有较大影响,结构设计中需要研究输油管的动态特性。采用有限元方法模拟分析了输油管道在不同压力波作用下的动态特性,采用PCL语言编写程序描述了连续正弦压力波在管道内的移动过程,选用壳单元模拟输油管薄壁筒结构,应用瞬态动力学有限元软件计算了输油管的动态响应,得到了移动压力波作用下输油管内的应力、变形随压力波变化的规律。