海底管道泄漏参数灵敏度分析.pdf

《海底管道泄漏参数灵敏度分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷第4期2叭6年8月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYV01．35．No．4Aug，2叭6doi：10．3969／j．issn．1003—2029．2016．04．019海底管道泄漏参数灵敏度分析卢盛灿L2，张军∽，臧晓刚·，龚翔·，陈怀民2(1集美大学机械与能源工程学院，福建厦门36102l；2．福建省能源清洁利用与开发重点实验室，福建厦门361021)摘要：文章利用FLuENT软件中的欧拉模型。对海底管道油气两相泄漏进行仿真。分别模拟没有气体扩散及有气体扩散的情况，考虑了气泡尺寸、海流、泄漏率及油的种类等因素对油气运动形态的影响，

2、采用灵敏度理论，计算出油在水下漂移距离及到达水面的时间的灵敏度。计算结果表明，泄漏率对油到达水面的时间的灵敏性最高．海流对油在水下漂移距离的灵敏性最高。该灵敏度分析结果可为管道泄漏应急决策提供理论依据。关键词：FLuENT；海流；泄漏率；灵敏度中图分类号：TE991．5文献标志码：A文章编号：1003—2029(2016)04—0103—05海底石油管道被称为油田的生命线，海底管道的安全、可靠运行是海底管道的根本保证。随着海底石油资源开采和石油长距离运输不断增多，管道泄漏事故不断增多，事故一旦发生，造成广泛的海洋环境污染和对野生动物栖息地严重的破坏以及渔业、旅游业等

3、伤害。如2010年4月20日，位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸并引发大火，大约36h后沉人墨西哥湾，11名工作人员死亡，经济损失达几十亿美元。浮油面积随后扩大至美国东海岸地区，其污染直接导致墨西哥湾沿岸1000nmile长的湿地和海滩被毁，渔业受损，脆弱的物种灭绝【l】。海底管道泄漏以后的油气扩散的形态及轨迹的研究对采取紧急措施及应急计划尤为重要。近年来，国内外专家学者对海底管道的失效情况及管道泄漏油气扩散的形态进行了研究，关键问题包括：(1)石油第一次到达表面的大概位置和所需要的时间；(2)在表面的浮油大小和浓度分布；(3)石油达到水表面是否会改变体积

4、密度。国外学者YapaPD，DasanayakaLK，WimalaratneMR等在文献『3]中研究了油气泄漏以后的羽流动态模型和平流模型，确定石油分别在两种不同模型下，到达水面的时间及具体位置。文献[2】中研究了油气在深海低温高压的情况下，油滴在上升过程中的形态变化，其结果表明，在油滴直径小于0．5mm的情况下，油滴能在水下长时间停留。袁朝庆、郝佳宁[41等考虑了管道泄漏以后的流场的耦合作用，分析管道泄漏对周围海水温度场的影响及石油上浮的扩散形态。本文以某一海洋平台周围海底管道为背景，考虑了海底管道的泄漏参数灵敏度，对管道油气扩散过程进行详细的分析，给出了各个参数

5、对海底油气上升到水面的时间及水平漂移距离的影响程度，对管道风险评估工作及采用有效的应急措施、应急规划具有一定得参考作用。1灵敏度分析方法及欧拉理论模型1．1灵敏度分析方法不同的研究领域，灵敏度分析的内容不同，本文主要讨论海底管道水下溢油数值模型中参数灵敏度的分析方法，灵敏度分析是模型参数识别过程的重要步骤之一，其结果对采取应急措施及应急规收稿日期：2016—01—27基金项目：福建省高校专项资助项目(JK2012027)；福建省科技计划资助项目(2014H6019)作者简介：卢盛灿(1989一)，硕士研究生，主要从事海底管道腐蚀泄漏研究。E—mail：briUian

6、cejshc@126．com通讯作者：张军(1966一)，博士，副教授，主要研究方向为多相流体流动、流体静电雾化技术、海洋能利用、流体机械化等。E—mail：buU0202@sina．com海洋技术学报第35卷划有重要的指示作用。有助于决策者根据灵敏度的分析做出正确的决策，使与泄漏有关的损失降到最低。1．1．1局部灵敏度分析方法局部灵敏度分析是用于检验一个参数的变化对海底管道溢油数值模拟结果的影响，分析时只改变一个参数变量的值，其他的不变，逐一地分析每个参数变化对管道泄漏模拟结果的影响，可以理解为模型设计函数毗。≯：，⋯柚因某个设计变量戈i(扛1，2，⋯，n)发生变

7、化而引起其函数值的变化。si：!坐毕!型(1)ui一．＼1，d％式中：Jsi为变量麓的灵敏度；地。，％⋯乒n)为模型设计函数，缸是第i个变量，由上式可知，Js。的绝对值越大，表示筏越灵敏，对函数的影响程度越大。1．1．2全局灵敏度分析方法在局部灵敏度分析的基础上，挑选出对数值模型结果影响较大的参数，然后根据参数之间的相关性分别作不同的组合，分析不同参数组合对模型的影响，克服了单一参数灵敏度分析的局限性，使得模型更加准确，但其计算难度大、工作量也较大。多参数组合灵敏度分析指的是具有m个自变量的多元函数F中n个自变量发生变化而引起函数值的变化，其中有《种组合，每一种