深海沉积物取样器及其球阀关键技术的研究
发布时间：2017-10-04 03:37
本文关键词：深海沉积物取样器及其球阀关键技术的研究
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【摘要】：深海微生物具有巨大的研究价值,近年来对海洋微生物的研究越来越热。深海是一个具有低温或高温、高压、高盐、寡营养、黑暗等极端环境特征的生态系统,深海微生物在生存进化过程中已经适应了这样极端特殊的环境。研究指出压力和温度是影响深海微生物代谢繁殖甚至生存的关键要素,室内模拟这种深海环境对于研究者进行相关研究具有重要意义。为了深海微生物地面实验室的培养研究,研究者需要一套可以实现深海微生物样品保真取样、转移与培养的一体化设备。论文围绕深海微生物保真采样和保压转移的过程,旨在研制一套实现保真取样和保压转移用途的深海微生物取样器。对取样器整体设计进行了讨论与分析,对现有的密封方式进行了分析总结与改进设计,对压力维持方式进行了比较、总结与选择以及对其重要零部件结构尺寸与参数进行了理论分析。从取样器上、下球阀的密封原理出发,对取样器球阀的球体与阀座之间的密封比压、密封力和摩擦力矩进行了理论分析,得到了球阀密封比压、摩擦力矩与其工作压力之间的关系。从下球阀的机械动作式密封原理出发,对取样器采样密封用球阀的密封比压和摩擦力矩进行了仿真计算分析,得到了密封副的表面比压分布和更准确的摩擦转矩结果。对取样保压转移用球阀在不同压力条件下的摩擦力矩进行了实验探索与研究,验证了上球阀开启扭矩的理论分析。论文具有一定的新颖性和意义,为上、下两种不同球阀的进一步研究与应用提供了一定的设计和优化依据。尤其是下球阀纯机械驱动启闭球阀的结构设计,巧妙地利用了环境阻力和自身重力来提供驱动力,提升了采样器球阀结构的紧凑性以及保真采样的可靠性。
【关键词】：深海微生物 保真取样 球阀 ANSYS 密封比压 摩擦力矩
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P716.6;TH134
【目录】：
- 致谢4-5
- 摘要5-6
- Abstract6-15
- 第1章 绪论15-27
- 1.1 课题研究背景15-18
- 1.1.1 深海微生物的研究简史15-16
- 1.1.2 深海微生物的研究价值16
- 1.1.3 深海微生物的研究方法16-18
- 1.2 海底沉积物取样技术的发展状况18-24
- 1.2.1 HYCINTH系统21-23
- 1.2.2 然水合物保真取样器23-24
- 1.3 课题研究的意义与内容24
- 1.3.1 课题研究意义24
- 1.3.2 课题研究内容24
- 1.4 本章小结24-27
- 第2章 保真取样器的整体方案研究27-47
- 2.1 对接设备简介27-29
- 2.1.1 保压转移装置27-29
- 2.1.2 保真培养装置29
- 2.2 保真取样器整体方案29-36
- 2.2.1 工作原理30
- 2.2.2 取样器的构成30-32
- 2.2.3 压力维持系统32-33
- 2.2.4 采样密封方式33-36
- 2.3 重要零部件参数的计算分析36-46
- 2.3.1 取样筒体36-42
- 2.3.2 球阀的重要零件42-44
- 2.3.3 蓄能器压力补偿44-46
- 2.4 本章小结46-47
- 第3章 取样器球阀启闭性能的理论分析47-61
- 3.1 球阀的密封性能47-55
- 3.1.1 球阀的密封机理47-48
- 3.1.2 密封比压的理论推导48-51
- 3.1.3 球阀密封力的计算51-55
- 3.2 球阀的开启扭矩55-57
- 3.2.1 球体与阀座密封圈之间的摩擦转矩和M_m55-56
- 3.2.2 阀杆与填料函之间的摩擦转矩M_t56
- 3.2.3 阀杆与止推垫之间的摩擦转矩M_u56
- 3.2.4 阀杆与轴承之间的摩擦转矩M_c56-57
- 3.3 取样器球阀关键参数的理论计算57-59
- 3.3.1 上球阀的关键参数计算57-58
- 3.3.2 下球阀的关键参数计算58-59
- 3.4 本章小结59-61
- 第4章 采样密封用球阀的数值模拟分析61-75
- 4.1 有限元接触分析61-63
- 4.1.1 罚函数61-62
- 4.1.2 拉格朗日乘子法62-63
- 4.1.3 增广拉格朗日法63
- 4.2 密封比压的有限元分析63-70
- 4.2.1 密封阀座与球体的实体建模63-64
- 4.2.2 球阀密封副的网格划分64
- 4.2.3 仿真边界条件设置64-65
- 4.2.4 有限元求解65-68
- 4.2.5 仿真结果的后处理68-69
- 4.2.6 径向密封宽度优化后的仿真分析69-70
- 4.3 球阀的旋转扭矩有限元分析70-73
- 4.3.1 实体建模与有限元分析前处理71-72
- 4.3.2 有限元求解与数据后处理72-73
- 4.4 本章小结73-75
- 第5章 保压转移用球阀的实验研究75-83
- 5.1 实验目的与内容75
- 5.2 实验设备与操作75-77
- 5.3 结果分析与结论77-82
- 5.4 本章小结82-83
- 第6章 总结与展望83-85
- 6.1 总结83
- 6.2 展望83-85
- 参考文献85-91
- 作者简历91
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙晋;张田;孔天悦;;我国深海采矿主体资格制度相关法律问题研究[J];温州大学学报(社会科学版);2014年03期
2 王蓉;;海洋微生物活性物质研究进展[J];中国科技信息;2014年06期
3 祝p，
本文编号：968453
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