本文以风浪流多场耦合环境下的海管泄漏扩散过程为研究对象,建立剪切流作用下海管漏油过程的实验测试方法,构建风浪流耦合作用下油气并漏的数值分析方法,对比实验测试结果和模拟结果,以验证数值方法的可靠性,开展风浪流耦合作用下数值模拟研究,研究海管内流工况和海洋环境对油气泄漏浮升行为的影响,揭示多场耦合作用下油气泄漏扩散规律。为实验研究溢漏油跟踪捕捉提供有效的测试评价方法,为数值模拟多场耦合问题提供参考方案,更为溢漏油预报和应急处置提供参考,具有理论意义和工程应用价值。采用实验研究的方法研究剪切流作用下溢漏油浮升过程。详析不同外部剪切流环境和内外压差的影响。将溢漏油扩散形态分为三种,海管内外压差是决定扩散形态的关键参数。不同溢漏油形态有不同的阶段,每一阶段主导外力不同。在湍流和剪切力作用下,油滴发生分裂和聚并。在风浪流耦合场的数值模拟研究中发现,随着油气比越来越小,油气上升速度变快,同时,气团比较大,且更加连续,气团呈连续长条形状喷射而出,在接近海平面处,所产生的油滴会更分散。随着泄漏压力增大,油气上升速度越快,同一时间内溢出的油气量明显增多,油气射流形成的油气柱与水平方向逐渐成90°夹角。气团在浮升过程中,气团直径逐渐变大。对于不同海流流速的油气泄漏过程,随着海流速度增加,从油气柱分离的油气团向海流下游方向迁移的速度越快,分散的油气团就会较早、且在较低的高度从主流油气柱分离,到达液面之后,海流速度和波浪水质点运动速度叠加,导致油滴运动速度越来越快。随着波长与周期的增加,油气团在水下的扩散范围也越广,油气团在较低的高度开始从油气柱分散向两侧扩散。随着风速越来越大,油滴在海平面扩散速度越来越快,当海风和波浪水质点运动方向一致,油相运动速度加快,当海风和波浪水质点速度方向不同,油相运动速度变慢。一旦发生泄漏,根据海管压力、油气比、外流环境可以高效、准确地预测泄漏的油气浮升轨迹,当海管泄漏压力较大,单位时间内泄漏的油量较大,且油气上升速度快,需尽早、尽快停输管道,并在海流下游位置布放围油栏,防止油气进一步污染环境。若油气比较小,油气上升速度较快,油滴在海平面较分散,需要将围油栏布控范围扩大。确定泄漏环境,如风力、海流流速、海浪要素,可以预测海面见油区域,在该区域布置围油栏、收油机等辅助设备,最高效、经济、环保地展开溢油回收工作。