检索结果-南通市图书馆

中国造船 2022年第1期63卷 28-38页

作者：曹阳关英杰杜新光吉成才上海市东方海事工程技术有限公司上海200011 中国船舶科学研究中心上海分部上海200011 长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室长沙410012 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

以深海采矿水下中继站料仓的溢料问题为研究对象,开展了料仓溢料数值计算分析。采用两相流模型计算比较不同防溢料结构的优劣,设计了相对应的料仓溢料试验系统并进行验证。数值计算和试验结果均表明,在料仓入料口处安装筒式阻尼装置对... 详细信息

以深海采矿水下中继站料仓的溢料问题为研究对象,开展了料仓溢料数值计算分析。采用两相流模型计算比较不同防溢料结构的优劣,设计了相对应的料仓溢料试验系统并进行验证。数值计算和试验结果均表明,在料仓入料口处安装筒式阻尼装置对降低溢料量有较好的效果,其研究成果对于类似工程的防溢料结构设计和研究有一定参考价值。

关键词：深海采矿料仓溢料数值计算模型试验

深海采矿水力提升管多场多尺度耦合非线性振动特性

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振动与冲击 2023年第11期42卷 240-251页

作者：王普柽郭晓强柳军罗杰曾林林何玉发河北工业大学机械工程学院天津300401 电子科技大学先进毫米波技术研究院成都611700 西南石油大学机电工程学院成都610500 中海油研究总院有限责任公司天然气水合物国家重点实验室北京100028

针对深海水力采矿提升硬管流致振动失效问题,采用有限元法、Hamilton变分和虚功原理,建立了多场多尺度耦合作用下深海水力采矿提升硬管非线性振动模型,采用尾流振子模型模拟外部流体对大长径比提升硬管的非线性流体力,考虑了自身纵-横... 详细信息

针对深海水力采矿提升硬管流致振动失效问题,采用有限元法、Hamilton变分和虚功原理,建立了多场多尺度耦合作用下深海水力采矿提升硬管非线性振动模型,采用尾流振子模型模拟外部流体对大长径比提升硬管的非线性流体力,考虑了自身纵-横向耦合效应、外部海洋涡激效应以及内流流致振动效应。通过理论计算结果与模拟试验测量数据对比,验证了模型的有效性。研究表明,提升硬管在考虑纵横向耦合、涡激振动和大变形等非线性因素下,提升硬管的振动具有高度非线性特征。随着中间仓质量的增加,提升硬管的顺流向偏移量和均方根应力减小,横流向振动频带分布更广,其顶端受到的轴力更大。小周期、大幅值的波浪对提升硬管的振动、应力和顶端轴力影响颇为明显。

关键词：深海采矿纵横向耦合涡激振动大变形管柱力学

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深海采矿动态数字孪生系统开发

哈尔滨工程大学学报 2023年第2期44卷 197-203页

作者：罗岚周崇尧胡琼杨杰邹科屈衍南方科技大学海洋科学与工程系广东深圳518055 华南理工大学海洋科学与工程学院广东广州518110 中南大学机电学院湖南长沙410083

数字孪生技术是近年发展起来的工业数字化技术,本文针对深海采矿系统介绍了动态数字孪生系统的构建过程。深海采矿系统结构复杂、操作难度大、环境极端、过程可视化困难。建立深海采矿动态数字孪生系统,对采矿过程进行全生命周期进行可... 详细信息

数字孪生技术是近年发展起来的工业数字化技术,本文针对深海采矿系统介绍了动态数字孪生系统的构建过程。深海采矿系统结构复杂、操作难度大、环境极端、过程可视化困难。建立深海采矿动态数字孪生系统,对采矿过程进行全生命周期进行可视化监测与数据管理,实现交互控制。本文针对深海采矿系统物理实体建立了高精度、多尺度数字模型,实现了采矿系统物理空间与数字空间状态信息映射,通过物理空间状态信息驱动数字模型实时更新状态,对物理实体动态行为进行精准映射。对该系统的应用框架、关键技术、开发流程以及运行流程进行了说明,阐述了基于状态诊断的深海采矿动态数字孪生系统开发过程。本研究在深海采矿作业中具有重要意义。

关键词：动态数字孪生深海采矿数字化监测系统输送系统集矿机

基于ABAQUS的深海采矿扬矿管纵向振动性能

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西南交通大学学报 2022年第4期57卷 821-829页

作者：宋庆辉肖林京姜海燕刘秀杰烟芳萍山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 山东科技大学智能装备学院山东泰安271009

为了研究复杂阶梯状扬矿管在采矿船升沉运动和海流作用下的纵向振动特性,利用连续弹性杆振动理论,对5000 m长扬矿管纵向振动性能进行分析.首先,根据达朗贝尔原理建立扬矿管纵向振动数学模型,采用分离变量法推导管道固有频率方程;然后,... 详细信息

为了研究复杂阶梯状扬矿管在采矿船升沉运动和海流作用下的纵向振动特性,利用连续弹性杆振动理论,对5000 m长扬矿管纵向振动性能进行分析.首先,根据达朗贝尔原理建立扬矿管纵向振动数学模型,采用分离变量法推导管道固有频率方程;然后,进行振型的质量归一化处理;最后,利用ABAQUS软件建立扬矿管有限元模型,对管道的纵向动态响应进行研究.研究结果表明:扬矿管的一阶纵向共振频率处于矿区海浪能量集中的频带内,随着中间矿仓质量的增加扬矿管固有频率减小,中间矿仓质量对高阶固有频率的影响更加明显;随着海浪频率的增加,纵向振幅、轴向力和轴向应力先增大后减小,并在一阶固有频率时达到峰值,其峰值分别发生在扬矿管5000、0、1000 m处;随着采矿船升沉幅值的增加,扬矿管的动态响应逐渐增大,当升沉幅值大于1.5 m时,扬矿管动态响应的增长速度变缓;扬矿管发生一阶纵向共振时,振动位移和轴向力先增大后作等幅稳态振荡;随着海水深度的增加,沿管长方向的振动幅值逐渐增大,振动平衡位置发生下移,振动响应时间发生延迟,同时轴向力和轴向应力逐渐减小,且轴向应力在每两级阶梯管间急剧变大.

关键词：深海采矿扬矿管 ABAQUS 纵向振动特性共振响应

深海采矿车布放回收中脐带缆轴向张力响应特性研究

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海洋工程 2023年第5期41卷 128-138页

作者：杨祥云吕海宁杨建民孙鹏飞上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

在深海采矿车布放回收中,准确预报脐带缆在底部自由悬垂边界条件和顶部波浪载荷随机激励等共同影响下的动力响应是关键点之一。基于三维势流理论与集中质量法,结合水面支持船运动和海流联合激励,对深海布放回收中脐带缆的顶端张力等力... 详细信息

在深海采矿车布放回收中,准确预报脐带缆在底部自由悬垂边界条件和顶部波浪载荷随机激励等共同影响下的动力响应是关键点之一。基于三维势流理论与集中质量法,结合水面支持船运动和海流联合激励,对深海布放回收中脐带缆的顶端张力等力学特性进行研究。结果表明:在布放回收过程中,轴向张力在结构载荷中占主要成分;由波浪引起的轴向张力极值与均值差距最大可达到54%;轴向张力的频谱存在双谱峰,分别为0.14 Hz的主峰和0.10 Hz的次峰;当浪向角为180°时,轴向张力处于峰谷。

关键词：海底采矿车脐带缆深海布放回收深海采矿势流理论轴向张力

海洋动力环境下深海采矿水力输送管道的空间构型及其变化规律

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Journal of Central South University 2023年第11期30卷 3790-3807页

作者：徐海良陈卫李立杨放琼 School of Mechanical and Electrical Engineering Central South UniversityChangsha 410083China Department of Energy and Electrical Engineering Hunan University of HumanitiesScience and TechnologyLoudi 417000China

本文以矿浆泵水力提升系统的关键部件——水力提升管道为研究对象,建立了水力提升管道的几何非线性有限元模型,对水力提升管道在稳态下的静态特性进行了数值模拟。基于水力输送管道的静态特性,研究了软管的三维空间构型和海洋动力环境... 详细信息

本文以矿浆泵水力提升系统的关键部件——水力提升管道为研究对象,建立了水力提升管道的几何非线性有限元模型,对水力提升管道在稳态下的静态特性进行了数值模拟。基于水力输送管道的静态特性,研究了软管的三维空间构型和海洋动力环境下管道内流场的流动特性。建立了基于欧拉模型的矿浆泵固-液两相流控制方程,并对软管中的固-液两相流进行了数值模拟。研究结果表明,集矿机位置变化对硬管的横向位移和弯曲应力影响较小,但对管道内流场的压力分布、固相速度分布和压力损失影响较大;洋流流速的变化对软管的空间构型和硬管的横向位移影响较小,但对管道内流场的压力损失影响较大;风浪等级对软管的空间构型和硬管的横向位移有较大影响,可以通过改变集矿机的位置来减少因洋流和风浪等级变化而引起的压力损失。

关键词：深海采矿海洋动力环境管道构型流场分布压力损失

深海采矿中羽状流颗粒物的动态分析及抑制模拟

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船舶工程 2023年第6期45卷 179-184页

作者：张陈新罗时明焦侬王琳杨咏陈荣浙江理工大学机电产品可靠性分析与测试国家地方联合工程研究中心杭州310018 上海船舶设备研究所上海200031 船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海200031

基于FLUENT流体分析软件,建立深海采矿车扰动仿真模型。通过模拟不同工况下羽状流颗粒物的流动形式和扩散特征,分析其变化规律。结果显示,矿车履带运动速度和集矿头运动速度越快,其一侧周围形成的羽状流尺寸越大,并均匀包覆该侧运动部件... 详细信息

基于FLUENT流体分析软件,建立深海采矿车扰动仿真模型。通过模拟不同工况下羽状流颗粒物的流动形式和扩散特征,分析其变化规律。结果显示,矿车履带运动速度和集矿头运动速度越快,其一侧周围形成的羽状流尺寸越大,并均匀包覆该侧运动部件;用于抑制羽状流颗粒物的抽吸口数量越多、抽吸口直径越大、抽吸速度越快,抽吸装置的效果越好。

关键词：羽状流颗粒物深海采矿数值分析抽吸装置

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深海采矿系统分离式和组合式布放对比研究

海洋工程 2023年

作者：孙思宇梁旭吴延斌游鹏孔令澎浙江大学海洋学院中海油研究总院有限责任公司

深海大洋中蕴藏着丰富的矿产资源，如果能实现商业化开采将成为解决能源危机的潜在途径。对矿物进行开采的前提是将采矿设备安全、精准地布放在指定地点，目前提出分离式和组合式两种布放方案，但二者优劣还未可知。基于集中质量法分别... 详细信息

深海大洋中蕴藏着丰富的矿产资源，如果能实现商业化开采将成为解决能源危机的潜在途径。对矿物进行开采的前提是将采矿设备安全、精准地布放在指定地点，目前提出分离式和组合式两种布放方案，但二者优劣还未可知。基于集中质量法分别建立分离式和组合式深海采矿系统布放模型，根据矿物属性设置1 500、3 000和4 500 m水深三种工况，对两种布放方式进行对比研究，结果表明：1)分离式布放能更好地控制采矿设备位移精度，其中采矿车可平均提高9.92%，中继舱可平均提高11.38%，组合式扬矿管底端弯矩明显大于分离式，平均为分离式的3.5倍。若对布放精度要求较高可优先考虑分离式布放；2)分离式布放遭遇复杂海况时软管和布放缆易发生绞缠，最大绞缠力可达20.91 kN，可能引起管线磨损、破断，因此海况较为复杂时可优先考虑组合式布放。

关键词：深海采矿布放系统分离式组合式集中质量法

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深海采矿尾水羽状流扩散的数值模拟

船舶工程 2023年第8期45卷 159-163,181页

作者：罗时明焦侬王琳杨咏张陈新陈荣浙江理工大学机电产品可靠性分析与测试国家地方联合工程研究中心杭州310018 上海船舶设备研究所上海200031 船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海200031

深海采矿尾水排放形成的羽状流会极大地污染海底环境,针对尾水排放口高度、排放速度和排放口形状影响尾水羽状流扩散的因素,利用FLUENT软件中的DPM模型建立尾水羽状流扩散模型,并通过数值仿真分析羽流扩散形态。仿真结果表明:尾水排放... 详细信息

深海采矿尾水排放形成的羽状流会极大地污染海底环境,针对尾水排放口高度、排放速度和排放口形状影响尾水羽状流扩散的因素,利用FLUENT软件中的DPM模型建立尾水羽状流扩散模型,并通过数值仿真分析羽流扩散形态。仿真结果表明:尾水排放速度高达10 m/s,并迅速到达海床,尾水反射造成羽流二次扩散。围绕尾水排放速度对羽流尺寸的影响问题,优化了深海采矿尾水羽流抑制装置,优化结果表明安装该装置后尾水排放速度降至原来的1/3,羽流扩散幅度减少92.7%,可有效降低尾水排放环境扰动,最大程度保护深海环境。

关键词：深海采矿深海环保尾水羽流扩散数值模拟