近十年来,随着海底油气管道铺设数量的不断加大,海上油气勘探和生产得到了显著提高。但是,也面临着海底油气管道泄漏率增加的问题。海底溢油事故对海洋生物和沿海城市造成了严重的影响和危害,其产生的危害程度要远远大于海面溢油带来的危害。目前对于溢油的研究大多数局限于海面溢油,海底溢油则研究很少,对海底溢油的研究更多是针对大开口、大泄漏量的井喷,而微孔泄漏则少有涉及。本文主要对水下管道微孔泄漏时的油滴尺寸分布进行了实验及理论研究,并对不同泄漏工况时的羽流形态进行对比分析,具体的工作如下:1.在水箱内进行了水下油管微孔泄漏实验,对同一泄漏孔尺寸在不同泄漏量以及不同释放方向的油滴尺寸进行了实验测试。实验结果表明泄漏量对油滴的尺寸大小有较大的影响,油滴脱离泄漏孔主要受到自身表面张力的阻碍作用,油滴依靠浮力来抵消自身的表面张力,随着泄漏量的增大,射流获得更大的动能,溢油在羽射流的初始动能和油滴的表面能共同作用下破碎成大量的小油滴,油滴在水体中克服自身表面张力将动能转化为表面能,油滴的尺寸逐渐减小,油滴的表面积不断增大获得更多的表面能。随着泄漏量的增大使得油滴获得了更大的出流速度,在泄漏孔处形成强烈的紊流,油滴在紊流的作用下破碎成更多更小的油滴,当紊流强度增大到一定程度时油滴逐渐趋于雾化。2.对泄漏量和泄漏孔径对出流的影响进行了实验研究,分析了水下油滴的受力状况,验证了在低雷诺数情况下可以使用油滴尺寸估算公式,但此公式不适用于雷诺数较大的情况。实验对水下水平释放的溢油羽射流形态进行了研究并且与垂直释放对比,垂直释放时,由于浮力与释放方向相同,浮力对羽流运动起促进作用,因此羽流的垂向运动更快。水平释放时,浮力与初始动量垂直。在浮力与初始动量的共同作用时,羽流会逐渐向上弯曲,当水平初始动量消耗完后,羽流完全转化为垂直上升运动,因此,羽流的垂向运动会更慢,羽流的截面宽度形成的也更快更宽。3.采用最大熵方法,以油滴的质量、能量守恒为约束方程,建立了预测油滴尺寸分布的理论模型,并采用数值技术对理论模型进行了求解,理论预测结果与实验结果的对比表明,预测结果与实验数据基本吻合,这说明本文所建模型基本能够反应油滴尺寸的变化规律。本文通过对水下微孔溢油的研究,为溢油泄漏后的后续运动的理论模拟提供了重要的基础数据。