单向海流载荷下海底管道局部冲刷试验研究

采用量纲分析法建立了海底管道局部冲刷的相似准则,利用模型实验研究了管道局部冲刷的物理过程,以及极限平衡冲刷深度的影响因素。实验观测发现,对于初始嵌入深度较小的管道而言,局部冲刷一般可分为管道悬空、间隙冲刷、尾迹冲刷和平衡冲刷四个特征阶段。在亚临界流动范围内,管道极限平衡冲刷深度与雷诺数的相关性较小。在清水冲刷条件下,无量纲极限平衡冲刷深度随希尔兹数的增加而增大;在所研究的初始间隙比范围内(-0.25<e0/D<0.55),极限平衡冲刷深度与初始间隙比之间大致呈线性递减关系。

洋流冲刷下的海底电缆动力学有限元分析

利用ANSYS软件,采用直接流固耦合的方法建立了洋流冲刷海缆的三维有限元模型,采用FLUID142单元建立流体域,SOLID1185和SHELL181单元建立海缆本体固体域模型,通过定义流固耦合交界面实现流固耦合,完成洋流冲刷下的海底电缆动力学有限元建模。最后进行仿真计算,并对仿真结果数据进行提取和处理,获得了海缆各层结构的位移和应变数据。

海上风电单桩基础海流局部冲刷及防护试验研究

以圆柱型单桩基础模型为研究对象,开展单向流和潮汐流作用下的局部冲刷试验,研究不同海洋来流形态下单桩局部冲刷规律及防冲刷护圈的防护效果。结果表明:潮汐流作用下的最大冲刷深度为单向流作用下的60%~80%;防冲刷护圈对单向流和潮汐流均有明显的防护效果,且对潮汐流的防护效果更为明显;护圈安装高度的降低和外径的增大在一定范围内都能提高防冲刷护圈的保护效果。

海底悬跨管道形成及破坏机理

海底管道悬跨段的出现将会增加管道所受载荷作用力,使管道更易发生破坏。基于海底悬跨管道的特征,简要分析了海底管道的悬跨机理,总结了悬跨段在重力、浮力、波浪力及海流力作用下的破坏机理和研究现状,并对悬跨管道研究的发展趋势进行了展望。结果表明:分析不同结构形式的海底管道在复杂荷载联合作用下的变形和破坏已成为海底管道悬跨段研究的重要发展方向;今后有必要系统地研究流场特性和地震动特性对管道周围流场和受力的影响规律,计算更复杂约束下海底悬跨管道的允许悬跨长度,以及从多种判定依据着手分析比较海底管道允许悬跨长度,并得到相应判定依据的适用范围。