[发明专利]一种深海柔性管配重及设计方法

权利要求书

1.一种深海柔性管配重的设计方法，其特征在于，所述深海柔性管配重的设计方法包括以下步骤：

第一步，模型建立，应用fluent软件建立二维管道流场模型，采用非定常、压力速度藕合器，选用SIMPLEC算法，动量方程采用具有二阶精度的二阶迎风式进行离散求解；模型计算区域长度6000mm，模型计算区域沿y方向4000mm，管道中心轴线距海流入口的距离3000mm，距出口距离3000mm，所以计算区域尺寸6000mm*40000mm；

第二步，边界设定；上下设为壁面边界，左端为速度入口边界，右端为流量出口边界；

第三步，网格划分；计算域采用四边形结构网格进行划分，网格的最大尺寸为0.02m，对海底管道区域进行了网格加密处理；

第四步，运行计算；

第五步，结果分析。

2.如权利要求1所述的深海柔性管配重的设计方法，其特征在于，所述第一步的模型建立中，包括：水流作用下柔性管的配重设计时，选用高铬铸铁材料，形式为半圆形，表面有凹坑，且凹坑深度为半圆半径的10％。

3.如权利要求1所述的深海柔性管配重的设计方法，其特征在于，所述第四步的运行计算中，首先对未加配重的管道进行模拟，计算给定的水流条件下，管道周围的流速场和压力场；然后根据管道密度材质，选用配重材料为铸铁，减小受力面积的角度，设计半圆形配重、矩形配重、椭圆形配重、不规则配重；再计算配重尺寸，并进行数值模拟。

4.如权利要求1所述的深海柔性管配重的设计方法，其特征在于，所述深海柔性管配重的设计方法计算配重尺寸中，配重中空的内径为0.3m管，不同管径尺寸不同。

5.如权利要求1所述的深海柔性管配重的设计方法，其特征在于，所述深海柔性管配重的设计方法在数值模拟中，以笛卡尔坐标系为参考坐标系，x方向为海流方向，y为水深方向；模型计算区域长度为6000mm，模型计算区域沿y方向为4000mm，整个计算区域尺寸为6000mm*40000mm，流速度0.4m/s，沿x轴正方向，分析不同配重对流场的影响。

6.一种运行权利要求1所述深海柔性管配重的设计方法的深海柔性管配重的设计系统，其特征在于，所述深海柔性管配重的设计系统包括：

模型建立模块，用于实现应用fluent软件建立二维管道流场模型，采用非定常、压力速度藕合器，选用SIMPLEC算法，动量方程采用具有二阶精度的二阶迎风式进行离散求解；

边界设定模块，用于将上下设为壁面边界，左端为速度入口边界，右端为流量出口边界；

网格划分模块，用于实现计算域采用四边形结构网格进行划分，网格的最大尺寸为0.02m，对海底管道区域进行网格加密处理；

运行计算模块，用于实现海底管道区域网格加密处理的计算；

结果分析模块，用于实现对计算结果的分析。

7.一种实现权利要求1～5任意一项所述深海柔性管配重的设计方法的信息数据处理终端。

8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的深海柔性管配重的设计方法。

9.一种由权利要求1～5任意一项所述深海柔性管配重的设计方法得到的深海柔性管配重，其特征在于，所述深海柔性管配重选用高格铸铁材料，形式为半圆形，表面有凹坑形式，且凹坑深度达到半圆半径的10％。

10.一种如权利要求9所述深海柔性管配重在深海管道铺设中的应用。