波流作用下围油栏油水界面失稳机理分析

海上溢油对自然资源造成严重的环境损害.围油栏是一种常用收集海上溢油设备.围油栏工作效率因常受到波浪和水流等因素的影响而大大降低,油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.基于特征函数理论,研究了两层流体中表面波模态的波浪与刚性围油栏的相互作用问题.以水流流速、油水密度比值、油层厚度、围油栏吃水深度和波要素等为参数,对波流作用下压力梯度的变化及其对油水界面稳定性的影响进行了系统性分析.研究结果表明:液体压力垂直结构决定了油水界面的稳定性,油水界面处的液体压力梯度才是判断油水界面稳定性的依据.

围油栏前压力垂直结构对油水界面稳定性的影响

油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.该文采用油水二维湍流模型,基于PLIC-VOF(Piecewise Linear Interface Construction-Volume of Fluid)方法模拟油水界面运动,以油水密度比值、水流流速、围油栏吃水深度和油的运动黏度为参数,研究了围油栏前压力梯度的变化及其对油水界面稳定性影响的规律.研究结果表明围油栏前压力垂直结构直接决定了油水界面稳定性;临界压力梯度作为判断油水界面稳定性的标准在多数情况下都是很有效的,但是由于没有考虑运动黏度的影响,当运动黏度小于0.15cm2s-1时,不能再运用临界压力梯度标准判断油水界面稳定性.