奉 虎， 王艳涛， 杜喜军， 王 亮， 尚智敏， 曹 宇， 白 勇

(1. 海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451， 2.浙江大学， 杭州 310058)



挖沟机喷嘴射流流场的数值模拟

奉 虎1， 王艳涛1， 杜喜军1， 王 亮1， 尚智敏1， 曹 宇2， 白 勇2

(1. 海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451， 2.浙江大学， 杭州 310058)

喷嘴是海底挖沟机中的重要元件，该文采用FLUENT软件对其进行数值模拟，对喷嘴的射流特点进行研究，分析了喷嘴进口压力、流量对射流冲击力衰减变化的影响。结果表明，射流在淹没情况下，对进口压力进行有效控制，可以形成理想的冲刷域，并产生良好的冲刷效果，能够达到工程应用的需要，可以有效提高挖沟机的工作效率。

喷嘴；数值模拟；冲击力；冲刷域

0 引言

在海洋油气工业中，一般通过海底敷设管道向陆地或储油系统输送油气。如果管道埋深不够或者仅仅采用平铺方式，在使用过程中便会出现变形、断裂或泄露等现象。因此，合理高效的挖沟是有效敷设和保护管道的前提，是海洋油气工程的重要配套环节[1]。

水力喷射是一种新型高效能的破岩技术，与传统的爆破、机械破岩手段相比有许多优点[2]。水力喷射机构简单、安全性高，碎石对设备影响小，部件无需进入泥土层，埋深较大，挖沟效率高。

自20世纪70年代初以来，国内外对喷嘴技术展开了相应研究。Maurer等[3]进行了超高压射流钻井室内试验，结果表明，机械钻速可以提高2～3倍，证明了超高压射流钻井技术能有效提高机械钻速。美国埃克森(Exxon)开发的特殊高压钻头试验设备，使钻速增加了很多，结果表明，高压冲击钻头比普通钻头快2～3倍。……