学年校历
近日，我院罗小明教授团队围绕深海能源开发领域中的深水多相流动安全保障关键问题，在多相流动水击压力模型、泄漏扩散预测模型、多相流置换混油预测、挠性弯管多相冲蚀模拟、管道失效压力预测、深水多相停输再启动机理及水合物堵塞检测模型等方面取得系列进展。相关研究成果分别以《Comprehensive prediction method for the entire migration trajectories of subsea oil and gas leakage underwater and on the sea surface》、《Experimental and numerical study on local erosion mechanism of flexible elbows under gas-liquid-solid three-phase flow》、《A GA–BP neural network model for predicting the failure pressure of subsea pipelines with group defects》、《Experimental study on yield–slip characteristics during shutdown–restart of deepwater high-wax oil–water pipelines》、《A blockage detection model for subsea natural gas condensate pipelines considering fluid components and valve characteristics》、《Hydraulic Transient Analysis in Low Gas-Liquid Ratio Pipelines Under Valve Closure Conditions: Pressure Surge Characteristics and Predictive Modeling》和《Dynamic evolution of the mixing zone during diesel displacement of oil-water two-phase flow in multiphase pipelines》发表在《Process Safety and Environmental Protection》期刊（中科院二区，IF=7.8）、《Ocean Engineering》期刊（中科院二区，IF=5.5）、《Gas Science and Engineering》期刊（中科院二区，IF=5.5）、《Journal of Pipeline Science and Engineering》期刊（中科院二区，IF=4.9）和《International Journal of Multiphase Flow》期刊（中科院二区，IF=3.8）。
《International Journal of Multiphase Flow》是多相流动与传输过程研究领域的重要国际期刊，《Process Safety and Environmental Protection》在过程安全与环境风险控制领域具有较强学术影响力，《Ocean Engineering》是海洋工程与海洋装备研究方向的代表性期刊，《Gas Science and Engineering》则是天然气工程与气体输送安全领域的重要学术平台，《Journal of Pipeline Science and Engineering》聚焦油气储运与管道工程前沿问题。上述成果的集中发表，体现了团队在深水油气管道流动安全保障、风险演化机理解析与预测方法构建方面的持续积累与国际同行认可。罗小明教授为上述论文通讯作者，上述研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金以及山东省泰山学者基金资助。
（1）构建了海底油气泄漏水下—海面全过程迁移轨迹综合预测方法
面向海底油气泄漏事故应急需求，团队集成近场羽流动力学模型、远场拉格朗日粒子追踪模型及海面油膜演化模型，建立了覆盖“水下迁移—海面扩散”全过程的预测方法。研究将水合物生成、天然气溶解、海流及风场耦合作用纳入统一框架，实现了对油气泄漏时空迁移轨迹和海面油膜扩展过程的定量表征。该成果为海底油气泄漏事故预警、应急响应与环境影响评估提供了关键技术支撑。
（2）揭示了挠性弯管在气液固三相流作用下的局部冲蚀机理
围绕深水挠性管在复杂多相输送条件下面临的局部冲蚀失效问题，团队通过实验与CFD数值模拟相结合的方法，系统研究了柔性弯头骨架层诱导下的局部冲蚀行为。研究发现，在相同工况下，柔性弯头最大冲蚀速率显著高于光滑钢制弯头；气相表观速度增加会加剧冲蚀，而液相增加则表现出明显的液膜缓冲效应。进一步揭示了挠性弯管骨架层筋条诱导局部涡流并形成“前缘冲蚀效应”的机制。该成果为深水挠性管寿命评估与运维决策提供了新认识。
（3）建立了海底管道群缺陷失效压力智能预测模型
针对海底管道腐蚀—冲蚀耦合作用下群缺陷承压能力评估精度不足的问题，团队系统研究了缺陷等效简化方法与机器学习预测模型。通过有限元分析确定兼顾精度与简洁性的椭圆等效形式及缺陷相互作用临界间距，进一步考虑缺陷轴向和周向分布特征，提出了适用于不规则与相互作用群缺陷的等效处理方法。在此基础上，构建了结合遗传算法优化的GA-BP神经网络预测模型，实现了海底管道群缺陷失效压力的高效预测。该成果为深水管道完整性评价与风险预警提供了智能化方法支撑。
（4）揭示了深水高含蜡油水管道停输再启动过程中的屈服—滑移机理
针对深水高含蜡原油停输后凝油段再启动压力预测困难的问题，团队基于控温多相流环路实验与流变测试，系统研究了停输后油水分布、凝油段内部含水率梯度及再启动压力响应规律。结果表明，受油水乳化与重力分层共同作用，凝凝油段内部存在显著非均匀含水率梯度，其有效长度明显大于理论纯油段长度。再启动过程受原油本体屈服与壁面滑移双重机制控制，并存在两者主导转换的临界温度。基于此，团队建立了考虑含水率梯度的屈服—滑移耦合再启动压力模型。该成果为深水高凝原油管道安全停输再启动提供了理论依据。
（5）提出了考虑流体组分与阀门特性的海底天然气凝析液管道堵塞检测新方法
面向高压低温条件下海底天然气凝析液管道堵塞难检测的问题，团队建立了多物理场耦合堵塞检测模型。研究通过引入状态方程与流型判别准则，构建了考虑温压动态修正的波速计算方法，并利用海上平台支路阀门泄压操作实现压力波激励；进一步结合特征线法与阀门动态参数，建立了压力波传播与堵塞特征反演耦合算法，实现了对堵塞位置、程度及多点堵塞场景的有效识别。该成果为海底凝析气管道流动安全保障提供了高精度检测手段。
（6）揭示了低含气率气液管道阀门关闭条件下的瞬变压力传播机理并建立预测模型
针对低气液比管道中水击压力波传播规律不清的问题，团队通过多相流实验系统研究了含气率、流型及阀门关闭位置对压力波速度与衰减特征的影响。研究表明，随着气液比升高，压力波速度显著下降；当气液比超过临界范围后，水击效应可明显减弱。进一步考虑相间压缩波传播及非恒定摩阻机制，建立了兼顾“管道蓄积效应”的水击预测模型，可较准确表征二次增压和波速衰减过程。该成果为深水气液混输管道瞬变安全设计与运行调控提供了理论依据。
（7）阐明了深水多相管道柴油置换过程中混合区动态演化规律
针对深水停输后原油易凝、柴油置换安全边界不清的问题，团队结合多相环道实验与数值模拟，系统考察了流速、含水率、管径及管道倾角对油水两相流柴油置换混合区形成与演化的影响。结果表明，流速是影响混合区长度的主导因素；流速提升能够增强湍动、促进柴油溶解与壁面附着原油冲刷，从而缩短混合区长度、提高置换效率。同时，较大管径和倾角会因附着、回流及浮力等效应延长混合区。该成果揭示了柴油溶解—冲刷协同去除壁面粘附原油的作用机制，为深水多相管道停输置换优化提供了理论基础。
论文链接：
1. https://doi.org/10.1016/j.psep.2025.107498
2. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2025.124160
3. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.125104
4. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.124793
5. https://doi.org/10.1016/j.jgsce.2025.205704
6. https://doi.org/10.1016/j.jpse.2025.100376
7. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2025.105582
