恒定流速下三角型沟槽隔水管减阻性能的仿真分析

目的为了提高隔水管的使用寿命，保证深水钻井的安全性，在只考虑相同流速下海流力的影响和不同沟槽布置对隔水管应力的工况下，利用织构减阻原理，在立管表面引入三角形沟槽纹理，以减少立管绕流阻力。方法采用大涡数值模拟方法，建立了三角形槽结构立管的力学模型。模拟分析了等速下三角槽深度和宽度等几何参数对提升管提升阻力系数的速度场分布、压力系数分布和涡度分布的影响，并与光滑提升管的速度场分布、压力系数分布和速度矢量场分布进行了比较。结果在南海0.3m/s恒定平均速度的模拟条件下，当三角形沟槽纹理沟槽数为32时，沟槽纹理提升管的厚度小于光滑提升管的厚度，起到了降低阻力和抑制上升的作用，当深度为0.14mm、宽度为1.96mm、升力系数和均方根时，竖管的阻力系数减少了65.02%，减阻效果最好。结论建立了等速下三角槽立管流动减阻优化设计与评价的新方法，为利用三角槽织构提高立管的疲劳失效和使用寿命提供了理论参考。