抗拖網(wǎng)海床基沙土基床沖刷機(jī)理及數(shù)值模擬研究的開(kāi)題報(bào)告

抗拖網(wǎng)海床基沙土基床沖刷機(jī)理及數(shù)值模擬研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景抗拖網(wǎng)是一種用于防止船舶拖動(dòng)拋繩或錨鏈損壞海底管線、電纜、鋼管等設(shè)施的保護(hù)裝置?？雇暇W(wǎng)通常由防腐蝕防海藻纖維材料編織而成，其當(dāng)量孔徑小于管線直徑，能夠防止管線被鉤掛、拋繩抓掛所帶來(lái)的沖擊損傷。然而，在海底底部地形條件復(fù)雜的情況下，抗拖網(wǎng)結(jié)構(gòu)架構(gòu)成為少數(shù)被海底地形壓實(shí)在沉積物中的裝置之一。其存在必然影響海床土壤的物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)海床的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。針對(duì)抗拖網(wǎng)的性能優(yōu)化、形態(tài)改進(jìn)、及其對(duì)海底環(huán)境產(chǎn)生的影響研究，需要對(duì)其與海床基底土壤的相互作用關(guān)系進(jìn)行研究，探明海床基沙土、基床沖刷機(jī)理及其數(shù)值模擬研究。二、研究?jī)?nèi)容1.理論分析通過(guò)對(duì)抗拖網(wǎng)、海床基底土、基床沖刷機(jī)理的原理進(jìn)行理論分析，探究其相互作用關(guān)系，提出數(shù)學(xué)模型，為數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。2.數(shù)值模擬結(jié)合理論分析，以基于多相流-顆粒流-顆粒-結(jié)構(gòu)相互作用的數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，對(duì)不同類(lèi)型的抗拖網(wǎng)、海床基底土、基床沖刷機(jī)理進(jìn)行模擬計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。3.實(shí)驗(yàn)研究通過(guò)試驗(yàn)研究驗(yàn)證理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果，比較不同型號(hào)、不同尺寸、不同顆粒大小和不同材料的抗拖網(wǎng)與海床基底土的相互作用組合，為實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行指導(dǎo)。三、研究意義1.為抗拖網(wǎng)性能優(yōu)化、形態(tài)改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。2.可以減少因抗拖網(wǎng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的海床沖刷、基底破壞等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。3.為海洋工程設(shè)計(jì)規(guī)范、建設(shè)施工提供技術(shù)支持，有重要的工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。四、研究方法1.理論分析通過(guò)文獻(xiàn)整理、學(xué)術(shù)討論等方式，探討抗拖網(wǎng)海床基沙土基床沖刷機(jī)理的相關(guān)問(wèn)題，建立數(shù)學(xué)模型。2.數(shù)值模擬應(yīng)用開(kāi)源的多相流數(shù)值模擬軟件，基于多相流-顆粒流-顆粒-結(jié)構(gòu)相互作用的理論模型建立相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算模型。3.實(shí)驗(yàn)研究通過(guò)設(shè)計(jì)和制作不同型號(hào)、材料的抗拖網(wǎng)，模擬實(shí)際的海床情況，對(duì)抗拖網(wǎng)及其與海床基底土的相互作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并與理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。五、研究計(jì)劃第一年：1.完成抗拖網(wǎng)、海床基底土、基床沖刷機(jī)理理論分析，并建立模型。2.熟悉并應(yīng)用多相流數(shù)值計(jì)算軟件，建立該領(lǐng)域的多相流-顆粒流-顆粒-結(jié)構(gòu)相互作用的計(jì)算模型。第二年：1.基于已有理論分析和數(shù)值模擬成果，進(jìn)行抗拖網(wǎng)與海床基底土測(cè)試，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行整理分析。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)調(diào)整并優(yōu)化理論模型和數(shù)值模擬算法。第三年：1.對(duì)前兩年數(shù)據(jù)進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，完善理論模型和數(shù)值模擬算法。2.進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究，使用逐步改進(jìn)過(guò)的計(jì)算模型和算法，制定、測(cè)試、驗(yàn)證更多不同型號(hào)抗拖網(wǎng)與海床基底土的相互作用情況。六、研究預(yù)期成果1.完成抗拖網(wǎng)、海床基底土、基床沖刷機(jī)理的理論分析及數(shù)值模擬研究，提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果，并進(jìn)