圍油欄攔油數(shù)值實(shí)驗(yàn)平臺及攔油失效研究.pdf

1、大連海事大學(xué)博士學(xué)位論文圍油欄攔油數(shù)值實(shí)驗(yàn)平臺及攔油失效研究姓名：封星申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：輪機(jī)工程指導(dǎo)教師：吳宛青201112中文摘要或輻散。進(jìn)一步研究了不同波陡下水流對波峰的影響，波流同向工況時(shí)，波陡增大，相同流速下對波峰的改變就越大，在波流逆向工況下，波陡增大，相同流速對波峰的改變越小。然后基于線性波流水槽發(fā)展了非線性波流水槽，模擬了弱非線性波和強(qiáng)非線性波流耦合作用問題，研究了水流對波浪非線性的影響，研究發(fā)現(xiàn)，波流反向作用時(shí)使得

2、波浪非線性進(jìn)一步增強(qiáng)，順流減弱了波浪的非線性作用，非線性波流作用也符合多普勒效應(yīng)。最后基于以上建立的恒定水深黏性數(shù)值波流水槽，結(jié)合三相流模型，對波流作用下油層形態(tài)演變進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，在此基礎(chǔ)上添加圍油欄模型，使用FLUENT中動網(wǎng)格模型和“半耦合’’數(shù)值模擬方法實(shí)現(xiàn)波流作用下垂直方向浮子式圍油欄的升沉運(yùn)動，成功搭建可動浮子式圍油欄攔油數(shù)值實(shí)驗(yàn)平臺?；诖藬?shù)值實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行圍油欄攔油失效數(shù)值模擬，分析波浪和水流對欄前油層演變的影響，模擬

3、結(jié)果顯示水流方向決定油層前進(jìn)方向，波流同向時(shí)油層厚度最大，長度最小，反之，波流逆向時(shí)油層厚度最小，油層長度最大，油層形態(tài)變化與波面升高變化同相，當(dāng)波谷傳到圍油欄處時(shí)油層厚度最小，當(dāng)波峰傳到圍油欄處時(shí)，油層厚度最大，易發(fā)生攔油失效；接著定量詳細(xì)分析了欄深、水深、水流速度、油品、波浪參數(shù)與攔油初始失效速度之間的關(guān)系，結(jié)果表明，三種工況下油密度越大，越會加劇攔油失效，增大初始溢油體積會減小攔油失效速度，圍油欄欄深越大，攔油失效速度也越大，且攔

4、油失效速度與欄深之間呈線性增加關(guān)系，攔油失效速度隨波高的增大而減小，波浪周期越大，攔油失效速度也越大，通過實(shí)驗(yàn)研究及結(jié)果分析，并最終提出預(yù)測波流同向、純水流和波流逆向工況下浮子式圍油欄攔油失效速度公式：純水流工況為U矗=198UrH(o390078Qm5)D√g△，波流同向工況當(dāng)波陡較小(s002)時(shí)為：u矗u矗(o0005p03304)，當(dāng)波陡s≥002時(shí)，攔油失速度公式為：U／=U扁U?！?0005p03304)一18936s282