随着油气的开采逐渐进入深海,在低温高压的深海环境下,油气管道内油液温度的降低极易引起管道内蜡结晶及水合物的生成,造成管道堵塞,故流动保障是确保深海油气管道安全运行的重要前提。传统的管道保温方式主要为电加热、热流体加热、添加降凝剂等。近年来,保温材料由于其良好的储放热特性在众多领域得到广泛应用,借鉴了此思想,将相变材料应用于深海管道中。本文以相变材料夹层管道为研究对象,通过理论分析、数值仿真相结合的方法,研究了深水相变材料夹层管道的传热特性,主要内容包括:首先通过建立二维及三维管道模型,研究了在稳定输油状态下管道的沿程温度分布及径向温度分布;其次利用瞬态传热,分析了停井状态下相变材料自身参数、保温层中相变材料占比大小、相变材料占比相同布局不同等对保温性能的影响,以此得出最佳保温材料及最佳保温层布局;最后研究了再启动状态下,相变材料夹层管道的瞬态蓄热过程及相变情况。研究结果表明相变材料保温层的有效保温时间接近非相变材料保温层的1.4倍,此外熔点大小对保温性能的影响不大,相变材料的位置越靠近内管保温效果越好,为相变材料夹层管道的设计及利用提出了指导。