海底管道运输作为一种高效、实用和经济的输运方式,保障石油、天然气等资源的安全输送。海底管道在海流、波浪等复杂水动力环境中服役,周围海床面上泥沙易发生冲刷起动,引发海底管道下方形成局部冲刷坑,产生悬空现象,诱发结构失效。海底管道失效会导致油气泄露,严重威胁环境安全,造成巨大经济损失。因此开展海底管道局部泥沙冲刷过程预测至关重要。本文针对海底管道局部冲刷问题。开展海底单管道、海底并行布置两管道、海底子母管道局部冲刷数值模拟研究。具体研究内容如下:对比分析Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε湍流模型下圆柱管道绕流尾流场,选取合理的k-ε湍流模型,并考虑贴壁圆柱管道周围流场模拟情况,验证流场模型的准确性;考虑推移质输沙,利用UDF对Fluent进行二次开发,结合动网格技术,实现海床面变形,构建泥沙冲刷数值模拟模型。基于泥沙冲刷数值模拟模型,开展几何模型建立、网格划分和模拟方案选取,模拟海底单管道局部冲刷过程,并对比冲刷试验中床面形态及冲刷过程,验证泥沙冲刷数值模拟模型的可行性。针对海底并行布置两管道形式,开展局部冲刷数值模拟研究,通过分析冲刷坑延展过程和冲刷过程中流场变化,揭示管道与管道之间的相对距离对上、下游管道局部冲刷行为的影响;针对海底子母管道形式,保持大、小管道的直径比不变,改变大、小管道之间的相对距离及海底子母管道与海床面的相对位置,开展相对间隙及相对空隙对海底子母管道局部冲刷行为的影响研究,为进行海底管道布设和研究提供参考。