[发明专利]一种深海柔性管配重及设计方法

说明书

本发明属于海洋工程设计领域，公开了一种深海柔性管配重及设计方法，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；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；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；运行计算；结果分析。本发明半圆形设计改善流场，增加底摩擦，减小迎流面积，增加管道横向稳性，表面优化设计使流后旋涡脱落推迟，从而保证管道周围流场稳定性，进一步使稳性增强。

技术领域

本发明属于海洋工程设计领域，尤其涉及一种深海柔性管配重及设计方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：传统配重块材料为混凝土，通常由上、下两块组成，两块对称于管道中心。大都是圆形、正方形、马鞍形等不同的形状。对于不同形状的配重块所使用的地方也是有差别的。在有沟槽或者有捕鱼和抛锚的地方使用的是圆形配重块；对于矩形配重块，各项性能都不错，所以它适用于很多种海况；至于水流流速大和波浪影响比较的地方则大都使用马鞍形的配重块。对于深海管道，主要是非填埋的情况，管道的配重形式主要是矩形和马鞍形配重块，针对深海非金属管道的配重形式，因为非金属管道的深海应用还处于研发阶段，其配重仅沿用旧有的形式，目前还没有专门的相关研究。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)针对深海非金属管道的配重形式，现有技术仅沿用旧有的形式，不适应现在实际需要。

(2)现有的配重块没有从水流作用下的稳定性角度进行配重块形状的优化，造成同样配重的情况下，形状优化后不能增加有效配重大小，稳定性及安全性差。

解决上述技术问题的难度：由于非金属海底管道自身重量较轻，所以在非金属管道的安装到运行阶段都需要用配重块保证其稳性。而不同的配重形式对海底流场的影响不同，配重的设计影响到非金属海底管道的大范围应用成本和应用安全。

解决上述技术问题的意义：本发明兼顾经济性和安全性，在一系列配重形式中优选了配重设计，对非金属管道的应用提供支持。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种深海柔性管配重及设计方法。

本发明是这样实现的，一种深海柔性管配重的设计方法，所述深海柔性管配重的设计方法包括以下步骤：

第一步：根据规范，选定0.4m/s海流条件，对2in非金属管道进行配重设计计算，见下表表一：

表一管道配重计算