(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211115238.X (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 南方科技大 学 地址 518055 广东省深圳市南 山区桃源街 道学苑大道1088号 (72)发明人 钱学生　刘政良　徐景平　 (74)专利代理 机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44268 专利代理师 庄敏芳 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01)G06F 113/16(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种海底碎屑流冲击管缆的缩尺水槽实验 实现方法 (57)摘要 本发明提供了一种海底碎屑流冲击管缆的 缩尺水槽实验实现方法， 该方法步骤包括： 获取 目标海域内碎屑流的流变参数(屈服应力、 黏稠 性参数和流动性指数)和碎屑流冲击管缆的原型 工况(管缆的外径和悬跨高度以及 碎屑流的冲击 速度)， 确定缩尺水槽实验中模型管缆的外径； 根 据所述流变参数、 所述原型工况和所述模型管缆 的外径， 确定出模型工况中碎屑流的冲击速度和 模型管缆的悬跨高度； 根据所述模 型管缆的外径 和悬跨高度以及模型工况中碎屑流的冲击速度， 构建出缩尺水槽实验模型工况。 本实施例提供的 方法根据获取的已知数据经过简单计算便可确 定出模型工况所需的各项参数， 步骤简单， 实现 方便， 可为优化海底管缆工程设计提供充分的科 学依据。 权利要求书1页 说明书12页 附图4页 CN 115510596 A 2022.12.23 CN 115510596 A 1.一种海底 碎屑流冲击管缆的缩尺水槽实验实现方法， 其特 征在于， 包括： 获取目标海域内碎屑流的流变参数和碎屑流冲击管缆的原型工况； 其中， 所述流变参 数包括： 屈服应力、 黏稠性参数和流动性指数； 所述原型工况包括： 管缆的外径和悬跨高度 以及碎屑流的冲击 速度； 确定缩尺水槽实验 模型工况中模型 管缆的外径； 根据所述流变参数、 所述原型工况和所述模型管缆的外径， 确定出模型工况中碎屑流 的冲击速度和模型 管缆的悬跨高度； 根据所述模型管缆的外径和悬跨高度以及所述模型工况中碎屑流的冲击速度构建出 缩尺水槽实验 模型工况。 2.根据权利要求1所述的缩尺水槽实验实现方法， 其特征在于， 所述根据所述流变参 数、 所述原型工况和所述模型管缆的外径， 确定出模型工况中碎屑流的冲击速度的步骤包 括： 根据所述 流变参数、 所述原型工况和所述模型 管缆的外径计算得到 速度比尺； 根据所述速度比尺和原型工况中碎屑流的冲击速度， 计算得到模型工况中碎屑流的冲 击速度。 3.根据权利要求2所述的缩尺水槽实验实现方法， 其特征在于， 所述根据所述流变参 数、 所述原型工况和所述模型 管缆的外径计算得到 速度比尺的步骤 包括： 根据所述原型工况中管缆的外径和所述模型 管缆的外径， 计算得到 长度比尺； 将所述屈服应力、 黏稠性参数、 流动性指数、 长度比尺、 原型工况中碎屑流的冲击速度 和管缆的外径 代入以下关系式， 计算得到 速度比尺； 其中， τy为屈服应力、 κ 为黏稠性参数、 n为流动性指数、 λ为长度比尺、 uP为原型工况中碎 屑流的冲击 速度、 dP为原型管缆的外径、 η为速度比尺。 4.根据权利要求3所述的缩尺水槽实验实现方法， 其特征在于， 所述根据所述流变参 数、 所述原型工况和所述模型 管缆的外径， 确定出模型 管缆的悬跨高度的步骤 包括： 根据所述长度比尺和原型 管缆的悬跨高度， 计算得到模型 管缆的悬跨高度。 5.根据权利要求1所述的缩尺水槽实验实现方法， 其特征在于， 所述获取海底碎屑流的 流变参数和碎屑流冲击管缆的原型工况的步骤 包括： 利用测量仪器测量出目标海域内碎屑流的流变参数； 根据目标海域所在地确定目标海域内碎屑流冲击管缆的原型工况。 6.根据权利要求3所述的缩尺水槽实验实现方法， 其特征在于， 以碎屑流为赫巴流体， 在满足塑性雷诺数相似准则的条件下， 推导得到所述关系式。 7.根据权利要求3所述的缩尺水槽实验实现方法， 其特征在于， 以碎屑流为幂律流体， 在满足塑性雷诺数相似准则的条件下， 推导得到所述关系式。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115510596 A 2一种海底碎屑流冲击管缆的缩 尺水槽实验实现方 法 技术领域 [0001]本发明涉及海洋工程地质技术领域， 尤其涉及的是一种海底碎屑流冲击管缆的缩 尺水槽实验实现方法。 背景技术 [0002]海底碎屑流是典型的海洋地质灾害之一,对管缆等关键海底工程设施构成了严重 的威胁。 开展海底碎屑流对管缆冲击力的研究， 有助于优化管缆工程设计和降低地质灾害 风险。 [0003]在原位观测极具挑战、 观测资料极其匮乏的限制 条件下， 采用缩尺水槽实验模拟 真实尺度条件下海底碎屑流对管缆的冲击， 能够直接观察到整个冲击过程的物理现象， 并 测量出碎屑流对管缆的冲击力， 为优化管缆工程设计提供充分的科学依据。 目前在碎屑流 冲击管缆的缩尺水槽实验模型工况设计方面， 尚未形成可靠的相似理论， 远远不能保证模 型工况与原型工况相似， 从而严重影响模型工况 结果的适用性。 [0004]因此， 现有技 术还有待改进和发展。 发明内容 [0005]本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术的上述缺陷， 提供一种海底碎屑流 冲击管缆的缩尺水槽实验实现方法， 旨在解决现有技术中碎屑流冲击管缆的缩尺水槽实验 模型工况与原型工况差距大， 相似性 不能满足 实用性要求的问题。 [0006]本发明解决问题所采用的技 术方案如下: [0007]本实施例提供了一种海底 碎屑流冲击管缆的缩尺水槽实验实现方法， 包括： [0008]获取目标海域内碎屑流的流变参数和碎屑流冲击管缆的原型工况； 其中， 所述流 变参数包括： 屈 服应力、 黏稠性参数和流动性指数； 所述原型工况包括： 管缆的外径和悬跨 高度以及碎屑流的冲击 速度； [0009]确定缩尺水槽实验 模型工况中模型 管缆的外径； [0010]根据所述流变参数、 所述原型工况和所述模型管缆的外径， 确定出模型工况中碎 屑流的冲击 速度和模型 管缆的悬跨高度； [0011]根据所述模型管缆的外径和悬跨高度以及所述模型工况中碎屑流的冲击速度构 建出缩尺水槽实验 模型工况。 [0012]可选的， 所述根据所述流变参数、 所述原型工况和所述模型管缆的外径， 确定出模 型工况碎屑流的冲击 速度的步骤 包括： [0013]根据所述 流变参数、 所述原型工况和所述模型 管缆的外径计算得到 速度比尺； [0014]根据所述速度比尺和原型工况中碎屑流的冲击速度， 计算得到模型工况 中碎屑流 的冲击速度。 [0015]可选的， 所述根据所述流变参数、 所述原型工况和所述模型管缆的外径计算得到 速度比尺的步骤 包括：说　明　书 1/12 页 3 CN 115510596 A 3