海底石油管道被称为油田的生命线,随着海底石油资源开采和石油长距离运输不断增多,因管道泄漏而发生的溢油事故也逐年增多,这些溢油事故不但存在较大的安全隐患,而且对海洋环境造成不可估量的破坏。因此,为了给溢油事故的应急响应提供重要信息,对溢油在水中扩散特性的研究极为重要。基于此,本文对水下管道水平泄漏的溢油运动进行实验及数值模拟。论文主要工作如下:首先,在水箱内进行了水下管道的泄漏实验,分析了泄漏孔径及管内压力对羽流运动的影响。实验结果表明:管道内压力及泄漏孔径对泄漏流量及所形成油滴的直径有重要影响。在一定的雷诺数及压力下,泄漏孔径越大,油滴的尺寸也越大,且泄漏流量也越大。此外,随着管道内压力及孔径佛汝德数的增大,油液到达水面的时间增长,泄漏流量也随之增大。其次,采用商业软件FLUENT对单相油及油气两相流体的水平泄漏进行了数值模拟。考虑海流流速、油滴的尺寸、含气率等因素的影响,详细分析了单相流体及油气两相流体的运动特点,数值计算结果表明:对于单相流体泄漏,除了管道内压力之外,海流流速、油滴尺寸都是影响溢油上升到水面时间的重要因素。海流流速越大,溢油上升到水面的时间越长;油滴尺寸越大,溢油上升的速度也越快。对于油气两相流体泄漏,随着含气率增高,羽流紊流程度逐渐提高,卷吸作用增强,溢油上升到水面的时间缩短。最后,对实验结果与模拟结果进行了对比分析,结果表明:实验模拟的羽流运动形态与数值模拟的羽流运动形态基本一致,数值模拟更好地弥补了由于实验条件限制而没有考虑的因素。在以上研究基础上对数值模拟结果进行灵敏度分析,分析结果为泄漏事故采取应急措施提供一定依据。