郭 乐, 王国玉, 王永学

(大连理工大学， 辽宁 大连 116024)



规则波作用下冲蚀固床上海底子母管线数值研究

郭 乐, 王国玉, 王永学

(大连理工大学， 辽宁 大连 116024)

该文采用三步有限元法离散二维雷诺平均N-S方程，并通过Wilcox k-ω湍流模型来封闭控制方程，构建了二维数值波浪水槽模型。基于该数值水槽，研究了底床上冲蚀坑的存在对海底子母管线的水动力荷载的影响，并分析了冲刷坑相对深度的变化对子管、母管以及子母管系统的拖曳力系数、惯性力系数、升力系数的影响。研究结果表明，冲蚀坑的存在使得管线的水平力和升力幅值比平底地形时的情况有所减小，并且随着冲蚀坑相对深度的增大，母管的拖曳力系数呈现先增大后减小直至稳定的趋势，惯性力系数则不断减小直至稳定，而冲蚀坑相对深度的变化对子管水动力系数的影响很小。

子母管线；冲蚀坑；水动力系数；规则波

0 引言

随着海洋油气资源的大规模开采，海底管线得到大量的应用。现阶段铺设的管线结构分为单管结构和管束结构，其中子母管结构作为管束结构的一种也得到了实际应用。海底子母管线的水动力研究的物理模型是并列布置的不等直径双圆柱扰流模型。目前对平底地形上管线的水动力研究较多。物模试验方面，马良[1]和李玉成等[2,3]在波流水槽中研究了波流共同作用下水深因子、KC数对子母管线水动力系数的影响；M L Jakobsen等[4]研究了不同直径比的子母管系统在不同的KC数和雷诺数下的水动力系数的变化。……