随着海底管线在海洋工程中越来越广泛的应用,外界水动力作用下海底管线尤其是水平横管的绕流形态以及由此引起的海床冲刷、管线破坏等问题也越来越引起广大研究人员的关注。为了进一步研究海底管道的冲刷机理和冲刷坑的形成,进而有针对性的对管道进行保护,减少管道破坏失效,本文对定床及动床条件下的单向均匀明流情况下横管绕流进行了系统的实验研究。本文的主要研究内容是,分析定床条件下单向均匀明流情况下横管的绕流特性;探明波流共同作用下可冲积床面上存在沙波运动时管道的冲刷机理;研究各个因素如水深、流速、埋深、和管径以及沙波对冲刷深度的影响,并计算平均冲刷速率,提出了最大冲刷公式。本文旨在用实验的方法,运用简化的PIV激光流速测速技术,对单向均匀流条件下不同悬空比的水平圆柱型管道的绕流瞬态流场进行动态测量,并用摄像加拍照的方法记录管道的冲刷过程。通过对试验资料的分析,得出了管道绕流时的流场图和无量纲的床面、横管顶部和横管底部切应力的变化图,并讨论了各个特征部位的切应力随悬空比、管径、流速和水深的变化趋势;将横管的冲刷分为管道未悬空前冲刷、管道悬空绕流冲刷和平衡冲刷三个阶段。研究发现,冲刷坑的深度受埋深和管径的影响不大,但受流速影响较大。