深海采矿系统不同构形扬矿软管的流固耦合动力学分析

发布时间：2021-01-18 07:25

　　由于深海多金属结核矿区的海洋环境复杂多变,深海采矿系统作业时受到海浪、洋流和腐蚀等恶劣条件的影响。深海集矿系统的安全性和稳定性是工程设计和应用的核心。经过多年研究和实践,我国目前已确定采用水力集矿的技术方案进行深海资源矿产的开采。该深海采矿系统主要由水面平台、水下输送系统和履带式集矿机三部分组成,而水下输送系统由扬矿软管、硬管、中继仓及扬矿泵等组成。扬矿软管连接集矿机和中继舱,承担将集矿头采集的矿浆输送到中继舱的任务。本文针对深海采矿系统不同构形的扬矿软管进行流固耦合研究,为输送系统的安全性和稳定性设计提供数据支持。集矿机在海底进行采矿作业时,其作业范围是由扬矿软管的长度决定的;同时,扬矿软管的空间构形决定着软管对集矿机拖曳力的大小和矿浆输送的安全性,良好的空间构形设计有利于确保集矿机的稳定作业和矿物的安全输送。本文以1000米海深处长达100米的扬矿软管为研究对象,以集矿机在作业范围中间点处形成的软管构形为参考构形,基于有限元理论,建立两端为固定约束的软管在稳定外流（洋流）和叶轮驱动的内流共同作用下的流固耦合动力学模型,研究单拱和双拱两种不同构形软管在不同内流和外流共同作用下的动力响... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３．１深海米矿系统不意图??

以集矿机为起点的５０ｍ软管中，共有２种布置浮力球的方法。如分别在离集矿机８ｍ到２０ｍ、３５ｍ到４５ｍ的软管上连续布置６６个浮１６７６４Ｎ的浮力，形成双拱构形的软管。如图３．４所示，在离集矿机１２软管上连续布置６６个浮力球，提供１６７６４Ｎ的浮力，形成单拱构ａｖａ７?ｒ＼Ｊ?□??图３．３双拱构形软管示意图?图３．４单拱构形软管示意图??首先建立采矿船、软管和集矿机三个子系统的虚拟样机模型，相互之

用浮力球作为浮力材料，如图３．２所示。双拱和单拱构形及浮力布置示意图如图??３．３－３．４?所示。??ＩＳＯＭＥＴＲＩＣ?ＶＩＥＷＳ??ｆｔＣＡＬＢ?１?：￣４??图３．２浮力球形状示意图（长沙矿冶研究院提供）??在以集矿机为起点的５０ｍ软管中，共有２种布置浮力球的方法。如图３．３??所示，分别在离集矿机８ｍ到２０ｍ、３５ｍ到４５ｍ的软管上连续布置６６个浮力球，??提供１６７６４Ｎ的浮力，形成双拱构形的软管。如图３．４所示，在离集矿机１２ｍ到??３４ｍ的软管上连续布置６６个浮力球，提供１６７６４Ｎ的浮力，形成单拱构形的软??管。＇??

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：2984540