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孤立波作用下海底管道受力的CFD分析 被引量:2

Computational fluid dynamics analysis on submarine pipeline stress under isolated wave
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摘要 为解决海底管道在复杂海洋环境中的生存问题,采用孤立波,利用计算流体力学方法(CFD),从管道直径、管道串列和管道近壁效应等方面研究了孤立波作用下海底管道的受力情况。研究表明,在波高和水深相同的情况下,管道所受升力波动总是滞后于阻力波动,二者波动规律均和正弦曲线类似,但随着管道直径增大,两者的峰值变化不同,阻力上峰值增大下峰值减小,而升力上下峰值均增大;随着单管道间隙比减小,管道所受阻力的波动无明显变化但所受升力的波动减弱,当间隙减小至0时升阻力产生突变;在串列管道研究中,随着双管道间距比增大,两管道之间的相互影响减弱,管道所受升力的波动有减弱趋势但仍比单管道情况下更为剧烈。以上研究发现可为工程实践提供参考。 To solve the survival problem of submarine pipeline in complex marine environment,pipe diameter,pipe array and wall effect are considered in pipe stress studying with computational fluid dynamics(CFD)under isolated waves.The results show that the fluctuation of vertical force always lags the horizontal one when the wave height and water depth are the same.These two fluctuation laws are similar to the sinusoidal curve.With the pipe diameter increasing,the maximum of horizontal force increases while the minimum decreases and the extreme of vertical force increases.As the pipe approaches the wall,the horizontal force fluctuation does not change significantly,but the vertical one decreases.The stress suddenly changes when pipe contacts wall.When pipe in series,the mutual influence of two pipelines weakens as the spacing increases,the vertical force fluctuation decreases.The above findings can provide references for engineering practice.
作者 孙均楷 赵恩金 拾兵 SUN Junkai;ZHAO Enjin;SHI Bing(Hubei Key Laboratory of Marine Geological Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;College of Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)
出处 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 2021年第5期17-24,共8页 Transactions of Oceanology and Limnology
基金 国家自然科学基金项目(52001286) 国家重点研发计划资助项目(2017YFC1404700) 广东省促进经济发展专项资金资助项目(GDME-2018E001)。
关键词 海洋工程 孤立波 海底管道 升力 阻力 marine engineering solitary wave submarine pipelines lift horizontal force
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