海底埋设犁水刀破土能力分析

为了完成对风电项目的电缆进行较高深度要求的埋设作业,需要设计一套全新的海底埋设犁。该埋设犁采用水力冲刷的方式破土。文章采用数值模拟的方式计算指定冲刷沟型内的流场,并通过分析壁面的剪切力分布来判断水刀的破土能力。首先,采用单相流模型计算水刀与冲刷坑前壁面4组不同间距的定常流工况,发现随着距离增大,前壁面被剪切破坏的区域明显减小,前壁面上部区域更难被破坏,但冲刷坑底部土壤仍能被汇聚水流在后方剪切破坏;其次,计算2种不同喷嘴安装角的4组不同间距的定常流工况,发现随着安装角的增大,射流对前壁面的剪切破坏效率越来越高;最后,计算了2组非定常流工况,观察了冲刷坑内流线的变化,得到流场达到动平衡的时间,以此预估埋设犁的作业速度。仿真计算结果表明,该埋设犁能够以900 m/h的设计作业速度开挖出指定深度的冲刷沟。