拦油栅失效的数值模拟研究

发布时间：2020-06-02 17:44

【摘要】：拦油栅是处理海面漏油的常用工具。但由于风浪和水流的影响，经常会导致油层从拦油栅下逃逸出去而发生拦油栅失效。本文使用商用计算流体力学软件，CFX4．3，研究了拦油栅附近油水两相流的动力学行为，以期为拦油栅技术的改进提供必要的数值结果。 本文使用CFX4．3内部集成的多流体模型的简化模型，HOMOGENEOUS MODEL，模拟了二维，不可压缩且互不溶的油水两相非稳态流动过程。模拟出两种拦油栅拦油失效现象，，即：油层流失失效和临界累积失效。通过与程石勇以及安长发等人数值模拟结果的比较发现，在相同条件下得到的拦油栅前油层厚度和长度几乎完全一致，计算得到的临界失效速度也与Delvigne和Johnston等人的实验结果符合得很好。 实验表明，影响拦油栅拦油效果的因素包括拦油栅栅深D、水深H、相对水流速度U、油类自身的密度ρ_o和粘度v_o、油水表面张力系数σ以及油量Q的大小等等。本文针对油水表面张力系数、水深、拦油栅深度、油量以及油的粘度进行了一系列数值模拟计算，研究了其各自对于拦油失效的影响。发现实际的油水表面张力系数对拦油栅拦油失效的影响是可忽略的。另外，拦油栅栅深、水深、油的粘度以及油量的大小对拦油影响很大。 北京化』二口冤学祠眨d匕学位论文 造成拦油栅失效的直接原因是拦油栅附近油水相对速度太大，油 层在水流摩擦和动力作用下，被剥离、夹带出拦油区域所致。在实际 过程中，水流速度，溢油的密度和粘度变化不大，只有对拦油栅结构 进行改进，才能加强拦油效果。本文数值模拟研究了双体拦油栅结构 的拦油效果，同时对VER型和Q一F型网栅结构拦油栅的拦油过程进行 了数值模拟。与张政等人[27l用Fluent计算的结果进行比较，发现结果 基本相近，验证了网栅结构拦油栅的拦油能力。
【图文】：

图1.2物理型拦油栅的应用I’]时就被栅板机械拦集。物理拦油栅不需附加动力装置，实施方便，得到了广泛的应用，如图1.2所示。物理型拦油栅(以下简称拦油栅)拦集溢油的简图见图1.3。

图1.2物理型拦油栅的应用I’]时就被栅板机械拦集。物理拦油栅不需附加动力装置，实施方便，得到了广泛的应用，如图1.2所示。物理型拦油栅(以下简称拦油栅)拦集溢油的简图见图1.3。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：X55

【引证文献】

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本文编号：2693536