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基于流固耦合的围油栏拦油效果研究
| 论文题名： | 基于流固耦合的围油栏拦油效果研究 |
| 关键词： | 海上溢油;围油栏;流固耦合;VOF模型;拦截效果 |
| 摘要： | 随着石油资源的不断开发利用，接踵而来的海洋油污染问题日趋严重。海上溢油不仅对海洋环境造成严重破坏而且对国民经济造成巨大的损失。通常在发生溢油事故后，首先要采取措施对溢油进行围控，围油栏是常用的有效工具之一。然而在使用过程中，由于水流、波浪等因素的影响，围油栏拦油失效使得溢油逃逸，影响围油栏的拦油效果。前人关于围油栏拦油效果的研究中，大都不考虑拦油过程中围油栏的形变，用刚性围油栏进行拦油实验和模拟。本文在ANSYSWorkbench数值仿真平台的基础上，利用流体分析软件Fluent和结构分析软件ANSYS，采用流-固耦合分析方法在围油栏拦油研究中的应用进行探索。 围油栏在实际使用过程中裙体会发生弯曲变形。水流流动是引起围油栏变形的主要因素。本文在流-固耦合分析方法的基础上，模拟了不同流速下围油栏的形变量，分别对刚性和柔性围油栏进行模拟，并对两者的流场数据进行分析比较。由于围油栏变形后其附近的流场发生了改变，故围油栏的形变对围油栏的拦油会产生一定的影响。本文在流固耦合分析方法的基础上，通过VOF模型追踪油-水界面，实现了围油栏拦油过程的模拟。 影响围油栏拦油效果的因素有很多，本文结合前人的研究成果，经过分析选取实验参数，建立数值实验方案。通过模拟实验，监测围油栏栏前溢油拦截量，研究分析了溢油密度、水流速度、围油栏栏深和材质弹性模量等参数对围油栏拦油效果的影响。数值实验结果表明，围油栏对于高密度的溢油拦截效果较差，水流速度过高也将不利于溢油的拦截，通过增加围油栏的栏深可以提高拦油效果，而拦油过程中围油栏出现过大变形将加剧溢油逃逸。 |
| 作者： | 张炎炎 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吴宛青;封星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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