泥屑流对悬跨管线冲击力峰值特性的CFD模拟

海底管线作为运输海底油气资源的重要通道,有着生产安装方便、运输距离远、运输效率高等优势,被广泛应用于海洋油气工程。该文使用计算流体动力学方法研究海底泥屑流对悬跨高度为一倍管线直径状态下管线的冲击作用。通过在管线背冲击侧增大加密网格区域的方法,对比常规模型,讨论使用加密网格模型的必要性。模拟结果表明:对于管线法向受力,当雷诺数为92.3时,两种模型计算得到的管线法向受力的峰值力基本相同,在曲线后段,加密模型表现出小幅度的周期性振动;当雷诺数为276.17时,受涡流脱落影响,加密网格模型计算得到的法向受力曲线有明显波动,法向受力峰值出现在泥屑流完全包裹管线的冲击阶段,大小为常规网格密度模型的1.4倍;对于管线竖向受力,当雷诺数为92.3时,加密模型与常规网格密度模型的计算结果有一定差异;当雷诺数为276.17时,两种模型计算结果有明显差异,加密模型管线竖向受力峰值可达普通模型的5倍。加密模型可以较好地分析雷诺数较大条件下管线的受力情况。