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双壳油船水下破舱原油泄漏缩尺效应及全尺度预测模型研究
| 论文题名： | 双壳油船水下破舱原油泄漏缩尺效应及全尺度预测模型研究 |
| 关键词： | 双壳油船;油品泄漏;缩尺效应;预测模型 |
| 摘要： | 海上原油运输是我国进口原油的重要途径。在石油战略储备和海上丝绸之路两大战略背景下，原油海运量呈逐年上升的趋势。由于航道拥挤，在未来的几年内，海上原油运输将面临着更加严峻的泄漏风险。社会各界对油品泄漏精准预测和有效控制的诉求越发迫切。目前，学界大多采用缩尺模型模拟原油泄漏过程，研究原油泄漏的规律，并在此基础上提出预测模型。然而在使用缩尺模型研究原油泄漏的过程中发现缩尺效应客观存在，这使得基于缩尺模型研究总结的泄漏规律和预测模型不准确。因此，必须首先解决缩尺模型的缩尺效应问题，然后才能在此基础上提出更加精准的泄漏预测模型。 本文以相似理论、流体动力学为理论基础，计算机数值模拟为研究手段，主要完成缩尺效应研究和预测模型研究两部分内容。 一、从动力相似的角度初步分析了原油泄漏缩尺效应的成因。以原油为试验油品，进行不同缩尺比模型的油品泄漏数值试验。通过分析不同泄漏阶段的油品泄漏特征参数随缩尺比变化规律，探究缩尺效应的成因和影响机制。在缩尺效应研究的基础上提出基于缩尺比修正的油品泄漏准静态预测模型。 二、根据相似理论的量纲分析法推导出了一系列油品泄漏流动相似准则和相似函数关系式，基于此提出了新的缩尺方法，并结合数值模拟的手段提出新动态机理预测模型。通过与现有动态机理预测模型和原型结果对比，验证新预测模型的准确性。 三、根据弗劳德相似准则和雷诺相似准则以及其他相似关系建立缩尺模型，进行不同密度和粘度油品的泄漏数值试验，得到较为充分的油品泄漏率统计数据。基于前文量纲分析推导得到的用无量纲数表示的泄漏率抽象函数。采用MATLAB软件进行多元非线性回归分析，得到泄漏率预测模型的具体数学函数。并进行多项检验，验证预测模型的可靠性和准确性。 本文基于计算机数值模拟的手段，进行了不同缩尺比和油品的泄漏数值试验。进一步认识了双壳油船在不同泄漏情景下的油品泄漏机理。本文研究结果对缩尺模型试验设计有一定的指导意义，为油品泄漏的精准预测以及高效控制提供了理论基础。 |
| 作者： | 吴豪霄 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 卢金树 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江海洋大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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