恒定流作用下水下管道底部防渗板临界长度数值研究  

作　　者：张芝永[1,2] 拾兵[1] 郭亚昆 杨立鹏[1] 

机构地区：[1]中国海洋大学工程学院,青岛266100 [2]School of Engineering,University of Aberdeen,Aberdeen,AB24 3UE,UK

出　　处：《中国科学：技术科学》2013年第6期706-714,共9页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51279189);国家高技术研究发展计划("863"计划)(批准号:2008AA09Z309);国家留学基金委;阿伯丁大学资助项目

摘　　要：在床面上铺设不透水防渗板是对水下管道局部冲刷进行防护的一种新方法,为加深对这种防护措施的了解,首先应用有限体积法和VOF方法对恒定流作用下水下管道局部绕流流场进行了数值模拟分析,得到了考虑水面变化时的管线周围床面压力分布情况,讨论了水深、单向防渗板及双向防渗板长度对压差的影响.在此基础上,基于层流模型和多孔介质模型对管道周围海床的渗流场进行了数值计算.分析了防渗板长度对水力梯度分布的影响,并对防渗板的临界长度进行了研究分析.结果显示,计算结果与前人试验结果基本符合.水深小于5.00D时,水深对于床面压力的影响较为显著;单向防渗板和双向防渗板两端压差均随着防渗板长度的增加而减小,且压差变化值较为接近;防渗板长度的增加,延长了渗流的渗透路径,减小了渗流区的水力梯度,有效地避免了管涌的发生;防渗板的临界长度随着水深的增加而逐渐减小,当水深大于4.00D时,水深对于临界长度的影响较小;在相同水深情况下,临界长度随无量纲流动参数的增加而逐渐增大.

关 键 词：水下管道 恒定流 防渗板 数值模拟 临界长度 

分 类 号：P756.2[天文地球—海洋科学]