基于IDDES方法的冲刷地形海底管道绕流数值模拟

作者:曲孟祥; 杨博; 梁丙臣; 刘欣; 张嶔
更新时间:

近年来,海底管道在海上油气运输中起着非常重要的作用。预测海底管道周围的水动力特性对研究管道的破坏机理具有重要意义。基于延迟分离涡模拟(improved Distached eddy simulation,简称IDDES)改进的spalart-allmaras湍流模型,利用开源OpenFOAM求解器计算了单管冲刷过程四个特征阶段中管道周围的水动力特性。在数值模拟,计算了无圆管均匀流入充分发展后的流场,并根据流场中的入口速度分布设置了有圆管的边界层和入口边界条件。通过将最终的模拟结果与之前的试验数据和数值模拟结果进行比较,表明该模型的计算结果比K模型和LES模型更符合试验结果,验证了边界层定义方法的可靠性和IDDES模型在预测管道周围流场中的适用性。模型计算结果表明,随着冲刷坑深度的逐渐增加,管道下游回流区将经历一个显著减小和逐渐扩大的过程,并逐渐对称于圆管中心所在的水平线。对不同冲刷阶段尾涡形态的分析表明,在早期冲刷阶段没有旋涡脱落,中间阶段有旋涡脱落的趋势,后期有明显稳定的旋涡脱落。