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本文通过对阻流器spoiler的研究,针对我国当前的海底管道施工提出了一种新的施工技术。Spoiler装置类似于固定在管道上的”鳍”,用金属钢带一块接一块地固定在管道上,利用水动力学的原理,使”鳍”周围的水流产生涡流,冲刷管线底部的土壤。土壤产生空洞,利用管道自重和”鳍”产生的动力和方向控制力,将管线逐步压进海底土壤,直至埋设到管径的1~1.5倍的深度,亦将“鳍”的最顶端埋设到海底最上层。海底管道上的SPOILER对管道周围的水利分布产生一下作用:位于管道上方的水流被阻止,使得管道下方的水流速度明显增加;使得水流状态变得稳定,固定了涡流分离点:管道周围的水利压力分布发生改变,浮力变为负的向下作用力。
明显改变的水利分布有以下实际的作用:促进了管道的自沉降:由于管道下方的水流速度的提高,使得水流对海床的冲刷进度得以提高;而管道自沉降速度就是以冲刷速率为基础,因此SPOILER提高了管道自埋速度;抑制了涡流震动的产生:位于海底管道上方的SPOILER避免了悬空的产生,这就意味着避免了因悬空而带来的涡流震动的产生;特别是在海床可移动的海域,应用SPOILER就可以避免涡流震动,延长管道的金属疲劳寿命;提高了管道的稳定性:管道下方的高速水流,使得浮力变为负的向下作用力,管道被压向下方,稳定性也随之提高。虽然SPOILER同时明显地提高了对管道的水平推力,但由于作用于管道垂直向下力的增加,使海底对管道水平方向的摩擦阻力亦增加,此增加的摩擦阻力与增加的水平推力相互抵消,保证了管道的稳定性。