| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第12-38页 |
| 1.1 问题的提出 | 第12-14页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第12-13页 |
| 1.1.2 研究目的及意义 | 第13-14页 |
| 1.2 需要解决的科学问题 | 第14-15页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第15-31页 |
| 1.3.1 土壤物性 | 第15-16页 |
| 1.3.2 土壤求解区域的简化方法 | 第16-18页 |
| 1.3.3 埋地管道的非稳态传热问题研究 | 第18-19页 |
| 1.3.4 预热启输过程 | 第19-22页 |
| 1.3.5 投油时机的确定 | 第22-23页 |
| 1.3.6 特征线法的应用 | 第23-24页 |
| 1.3.7 清管器的发展及模拟 | 第24-29页 |
| 1.3.8 埋地管道传热问题的数值解法 | 第29-31页 |
| 1.4 存在的问题及解决方案 | 第31-33页 |
| 1.4.1 存在的问题 | 第31-32页 |
| 1.4.2 解决方案 | 第32-33页 |
| 1.5 研究内容以及技术路线 | 第33-36页 |
| 1.5.1 研究内容 | 第33-34页 |
| 1.5.2 技术路线 | 第34-36页 |
| 1.6 论文的主要创新点 | 第36-38页 |
| 第2章 预热过程数学模型 | 第38-50页 |
| 2.1 海管预热投产流程简述 | 第38页 |
| 2.2 海管热力系统分析 | 第38-39页 |
| 2.3 基本假设 | 第39-40页 |
| 2.4 管内流体的瞬态流动方程 | 第40-41页 |
| 2.5 管道和海泥的热传导方程 | 第41-43页 |
| 2.5.1 海泥热传导区域的确定 | 第41页 |
| 2.5.2 非稳态导热微分方程 | 第41-43页 |
| 2.6 流体与环境的热力耦合方程 | 第43页 |
| 2.7 初值及边界条件 | 第43-45页 |
| 2.7.1 初值条件 | 第43-44页 |
| 2.7.2 边界条件 | 第44-45页 |
| 2.8 模型参数的确定 | 第45-49页 |
| 2.8.1 水力摩阻系数 | 第45-46页 |
| 2.8.2 流体向管道内壁放热系数 | 第46-48页 |
| 2.8.3 管外壁向大气和海水放热系数 | 第48-49页 |
| 2.9 本章小结 | 第49-50页 |
| 第3章 预热过程数学模型的求解 | 第50-73页 |
| 3.1 瞬变流动方程的数值求解方法 | 第50-57页 |
| 3.1.1 数值求解格式 | 第50-54页 |
| 3.1.2 网格的划分 | 第54-55页 |
| 3.1.3 边界条件的处理 | 第55-57页 |
| 3.1.4 瞬态流动的热力-水力耦合算法 | 第57页 |
| 3.2 非稳态导热微分方程的数值求解方法 | 第57-68页 |
| 3.2.1 有限单元法基本原理 | 第57-58页 |
| 3.2.2 导热微分方程的离散格式 | 第58-65页 |
| 3.2.3 边界条件的处理 | 第65-67页 |
| 3.2.4 单元模型的装配 | 第67-68页 |
| 3.2.5 时间差分格式 | 第68页 |
| 3.3 初值和边界条件的处理 | 第68-70页 |
| 3.4 瞬变流动方程与导热微分方程的耦合算法 | 第70-71页 |
| 3.5 本章小结 | 第71-73页 |
| 第4章 预热过程模拟结果及分析 | 第73-95页 |
| 4.1 基本参数的确定 | 第73-77页 |
| 4.1.1 海管基本参数 | 第73-74页 |
| 4.1.2 热传导物性参数 | 第74页 |
| 4.1.3 预热参数 | 第74-75页 |
| 4.1.4 预热介质物性参数 | 第75-77页 |
| 4.2 预热过程模拟算法的验证 | 第77-81页 |
| 4.2.1 现场数据监测方案 | 第77页 |
| 4.2.2 程序实现步骤 | 第77-78页 |
| 4.2.3 验证结果 | 第78-81页 |
| 4.3 预热过程总传热系数研究 | 第81-87页 |
| 4.3.1 反算总传热系数 | 第81-82页 |
| 4.3.2 当量总传热系数 | 第82-87页 |
| 4.4 预热过程海泥蓄热量的变化 | 第87-88页 |
| 4.5 预热过程影响因素研究 | 第88-92页 |
| 4.5.1 立管对预热效果的影响 | 第89页 |
| 4.5.2 预热流速及温度对预热效果的影响 | 第89-90页 |
| 4.5.3 海泥物性参数对预热效果的影响 | 第90-92页 |
| 4.5.4 海水温度对预热效果的影响 | 第92页 |
| 4.6 预热方案的优化 | 第92-94页 |
| 4.7 本章小结 | 第94-95页 |
| 第5章 投油过程数学模型的建立及求解 | 第95-113页 |
| 5.1 投油过程的数学模型 | 第96-99页 |
| 5.1.1 管内流体热力水力模型 | 第96页 |
| 5.1.2 清管器运动模型 | 第96-98页 |
| 5.1.3 清管器内温度分布 | 第98-99页 |
| 5.1.4 传热和热力耦合方程 | 第99页 |
| 5.2 数学模型的求解方法 | 第99-107页 |
| 5.2.1 原油、清管器、预热水共存阶段数值模拟算法 | 第99-107页 |
| 5.2.2 纯油阶段模拟算法 | 第107页 |
| 5.3 边界和初始条件 | 第107页 |
| 5.4 投油过程数学模型的耦合算法 | 第107-112页 |
| 5.5 本章小结 | 第112-113页 |
| 第6章 投油过程模拟结果及分析 | 第113-144页 |
| 6.1 投油过程模拟算法的验证 | 第113-121页 |
| 6.1.1 原油物性参数的确定 | 第113-116页 |
| 6.1.2 程序实现步骤 | 第116-117页 |
| 6.1.3 验证结果 | 第117-121页 |
| 6.2 投油过程热力参数的变化行为 | 第121-123页 |
| 6.2.1 当量总传热系数 | 第121-123页 |
| 6.2.2 海泥蓄热量 | 第123页 |
| 6.3 冷管启输与预热启输的效果对比 | 第123-124页 |
| 6.4 投产流速和温度的影响 | 第124-126页 |
| 6.4.1 投产流速对出口温度的影响 | 第124-125页 |
| 6.4.2 投产温度对出口温度的影响 | 第125-126页 |
| 6.5 投油时机研究 | 第126-132页 |
| 6.5.1 按出口预热水温度投油 | 第126-127页 |
| 6.5.2 按蓄热量相等原则投油 | 第127-130页 |
| 6.5.3 按油头温度投油 | 第130-132页 |
| 6.5.4 不同投油时机讨论 | 第132页 |
| 6.6 延迟投油工况模拟研究 | 第132-135页 |
| 6.6.1 投油延迟时间的确定 | 第132-134页 |
| 6.6.2 再投油过程模拟 | 第134-135页 |
| 6.7 反输预热投产模拟研究 | 第135-142页 |
| 6.7.1 反输预热过程模拟 | 第135-138页 |
| 6.7.2 投油过程模拟 | 第138-142页 |
| 6.8 本章小结 | 第142-144页 |
| 第7章 结论与展望 | 第144-147页 |
| 7.1 结论 | 第144-146页 |
| 7.2 研究展望 | 第146-147页 |
| 致谢 | 第147-148页 |
| 参考文献 | 第148-161页 |
| 附录1 双特征线法MATLAB程序 | 第161-172页 |
| 附录2 部分计算结果 | 第172-174页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 | 第174页 |
| 发表的学术论文 | 第174页 |
| 参与的科研项目 | 第174页 |