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随着海洋油气的开发,海洋中输油管线的安全问题越发受到各界的关注。海底管线附近区域的水流运动引起管线附近床面发生冲刷,导致管线局部悬空,对管线安全产生巨大威胁。管线破坏会引起油气泄露,对海洋环境造成恶劣影响,使经济蒙受巨大损失。
本试验通过改变管线与水流的夹角,模拟海底管线与水流不同夹角作用时的冲刷,研究探讨海底管线附近的水流特性及局部冲刷情况。分别研究了管线与水流不同夹角及管线距床底不同间隙比时管线附近的流速分布情况;水流引起的管线附近泥沙的局部冲刷情况;管线附近流速与管线附近泥沙的局部冲刷之间的关系。
研究结果表明:由于管线与水流的夹角作用,水流流经管线时产生平行于管线的横向涡旋流,对沙床造成平行于管线的横向冲刷,使得管后出现横向冲刷坑,水流下游的沙纹及平行于管线的横向冲刷坑的规模自管线上游端至管线下游端逐渐减小。横向冲刷坑的规模与管线和水流之间的夹角有关,当管线与水流之间的夹角逼近45。时,横向冲刷规模达到最大;水流下游的沙纹冲刷规模和管线、水流之间的夹角呈正比关系。