基于离散元的货舱内铁精矿运动数值仿真研究
发布时间：2022-02-24 08:40
船运矿石的流态化问题一直都是交通运输工程专业关注的热点问题之一,在大型散货船运输易流态化货物时,由于船舶的运动,货物会析出水分,矿石的水分含量可能会超过IMSBC规则所提出的极限值,形成表面有泥浆的混合物。在船舶航行的过程中,货物会继续遭受外载荷的作用,混合物会继续运动,混合物如果跟随货舱运动而难以恢复原状,会导致船舶的复原力矩减小,加剧船舶倾斜,船舶稳性降低。如果海况不良,船舶甚至会倾覆,而且从货物开始流态化到船舶倾覆时间非常短,救援困难。IMSBC规则中的易流态化货物中矿石类的货物本质属于土体,需要运用到土力学知识,本文先分析土力学相关的性质并对铁精矿的各项参数进行研究。通过分析离散单元法来确定使用离散元EDEM软件进行仿真,建立了三维货舱模型,进行了休止角的模拟标定试验,验证了建立模型的正确性,进行了不含水铁精矿在舱内运动的仿真。然后验证了通过改变摩擦系数来替代不同含水率情况的正确性,进行了含水铁精矿在舱内运动的仿真,分析了法向接触力、颗粒动能和重心偏移量的变化,对比了不含水与含水铁精矿模拟仿真的结果,得出以下结论:（1）通过休止角实验的数值模拟,验证了模型的正确性,证明EDEM...
【文章来源】：浙江海洋大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 易流态化货物流态化造成的事故研究
1.3.2 数值模拟研究
1.3.3 模型试验研究
1.4 研究内容
第二章 影响易流态化货物流态化的因素分析
2.1 土的概述
2.2 铁精矿的基本性质
2.3 影响易流态化货物流态化的机理分析
2.4 本章小结
第三章 EDEM仿真计算
3.1 离散单元法的基本原理
3.1.1 离散单元法概述
3.1.2 离散单元法原理
3.2 离散单元法中的颗粒模型
3.3 颗粒模型运动控制方程
3.4 离散单元法的求解
3.5 EDEM软件的优点
3.6 HERTZ-MINDLIN模型
3.7 货舱内铁精矿运动仿真参数的设置
3.7.1 货舱三维模型的建立
3.7.2 接触模型的选择
3.7.3 筛选材料属性
3.7.4 颗粒以及颗粒工厂的设置
3.7.5 确定时间步长
3.7.6 仿真参数输入值
3.8 本章小结
第四章 不考虑含水的铁精矿颗粒运动仿真研究
4.1 模型验证
4.2 研究方案的确立
4.3 横摇幅度对铁精矿颗粒运动的影响
4.4 粒径级配对铁精矿颗粒运动的影响
4.5 碰撞恢复系数对铁精矿颗粒运动的影响
4.6 货物装载情况对铁精矿颗粒运动的影响
4.7 横摇频率对铁精矿颗粒运动的影响
4.8 本章小结
第五章 考虑含水的铁精矿颗粒运动仿真结果研究对比
5.1 模型验证
5.2 研究方案的确立
5.3 摩擦系数对铁精矿颗粒运动的影响
5.4 横摇幅度对铁精矿颗粒运动的影响
5.5 粒径级配对铁精矿颗粒运动的影响
5.6 碰撞恢复系数对铁精矿颗粒运动的影响
5.7 货物装载情况对铁精矿颗粒运动的影响
5.8 横摇频率对铁精矿颗粒运动的影响
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望与不足
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]船载固体散货流态化数值分析[J]. 李文颉,鞠磊. 船舶工程. 2019(12)
[2]基于离散元的矿砂船货物载荷计算方法[J]. 宋喜庆,张少雄,胡丰梁. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(05)
[3]船运铁精矿流态化模型试验的离散元数值模拟[J]. 周健,杜强,简琦薇,李晨,张智卿. 河海大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]恢复系数的不同定义及其适用性分析[J]. 李逸良,邱信明,张雄. 力学与实践. 2015(06)
[5]载运易流态化固体散货船舶沉船事故机理分析[J]. 程霄楠,覃晓青,刘敏燕. 中国水运(下半月). 2015(05)
[6]散装铁精矿流态化宏细观机理[J]. 周健,白彪天,李宁,简琦薇. 同济大学学报(自然科学版). 2015(04)
[7]易流态化散货流态化形成机理及监测研究[J]. 林荣泰,谭箭,文小凤. 中国水运(下半月). 2014(11)
[8]红土镍矿流态化特性的模型试验研究[J]. 周健,朱耀民,简琦薇,贾敏才,金允龙. 岩土工程学报. 2014(08)
[9]土体液化的危害和应用[J]. 马瑞. 硅谷. 2014(03)
[10]海运红土镍矿的动三轴试验研究[J]. 周健,朱耀民,简琦薇,贾敏才,金允龙. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
硕士论文
[1]载荷形式对易流态货物流态化过程的影响研究[D]. 郝大仲.浙江海洋大学 2019
[2]IMSBC规则A组货物的物性特征参数研究[D]. 刘义.大连海事大学 2018
[3]IMSBC规则中A组货物分类的试验载荷标准研究[D]. 张辰驰.大连海事大学 2015
[4]船舶运动对易流态化货物适运水分极限确定的影响[D]. 王欢.大连海事大学 2015
[5]散货船镍矿状态监测预警系统研究[D]. 储凡.大连海事大学 2014
[6]国际干散货船舶运输路径选择问题研究[D]. 李波.大连海事大学 2013
本文编号：3642368
【文章来源】：浙江海洋大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 易流态化货物流态化造成的事故研究
1.3.2 数值模拟研究
1.3.3 模型试验研究
1.4 研究内容
第二章 影响易流态化货物流态化的因素分析
2.1 土的概述
2.2 铁精矿的基本性质
2.3 影响易流态化货物流态化的机理分析
2.4 本章小结
第三章 EDEM仿真计算
3.1 离散单元法的基本原理
3.1.1 离散单元法概述
3.1.2 离散单元法原理
3.2 离散单元法中的颗粒模型
3.3 颗粒模型运动控制方程
3.4 离散单元法的求解
3.5 EDEM软件的优点
3.6 HERTZ-MINDLIN模型
3.7 货舱内铁精矿运动仿真参数的设置
3.7.1 货舱三维模型的建立
3.7.2 接触模型的选择
3.7.3 筛选材料属性
3.7.4 颗粒以及颗粒工厂的设置
3.7.5 确定时间步长
3.7.6 仿真参数输入值
3.8 本章小结
第四章 不考虑含水的铁精矿颗粒运动仿真研究
4.1 模型验证
4.2 研究方案的确立
4.3 横摇幅度对铁精矿颗粒运动的影响
4.4 粒径级配对铁精矿颗粒运动的影响
4.5 碰撞恢复系数对铁精矿颗粒运动的影响
4.6 货物装载情况对铁精矿颗粒运动的影响
4.7 横摇频率对铁精矿颗粒运动的影响
4.8 本章小结
第五章 考虑含水的铁精矿颗粒运动仿真结果研究对比
5.1 模型验证
5.2 研究方案的确立
5.3 摩擦系数对铁精矿颗粒运动的影响
5.4 横摇幅度对铁精矿颗粒运动的影响
5.5 粒径级配对铁精矿颗粒运动的影响
5.6 碰撞恢复系数对铁精矿颗粒运动的影响
5.7 货物装载情况对铁精矿颗粒运动的影响
5.8 横摇频率对铁精矿颗粒运动的影响
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望与不足
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]船载固体散货流态化数值分析[J]. 李文颉,鞠磊. 船舶工程. 2019(12)
[2]基于离散元的矿砂船货物载荷计算方法[J]. 宋喜庆,张少雄,胡丰梁. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(05)
[3]船运铁精矿流态化模型试验的离散元数值模拟[J]. 周健,杜强,简琦薇,李晨,张智卿. 河海大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]恢复系数的不同定义及其适用性分析[J]. 李逸良,邱信明,张雄. 力学与实践. 2015(06)
[5]载运易流态化固体散货船舶沉船事故机理分析[J]. 程霄楠,覃晓青,刘敏燕. 中国水运(下半月). 2015(05)
[6]散装铁精矿流态化宏细观机理[J]. 周健,白彪天,李宁,简琦薇. 同济大学学报(自然科学版). 2015(04)
[7]易流态化散货流态化形成机理及监测研究[J]. 林荣泰,谭箭,文小凤. 中国水运(下半月). 2014(11)
[8]红土镍矿流态化特性的模型试验研究[J]. 周健,朱耀民,简琦薇,贾敏才,金允龙. 岩土工程学报. 2014(08)
[9]土体液化的危害和应用[J]. 马瑞. 硅谷. 2014(03)
[10]海运红土镍矿的动三轴试验研究[J]. 周健,朱耀民,简琦薇,贾敏才,金允龙. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
硕士论文
[1]载荷形式对易流态货物流态化过程的影响研究[D]. 郝大仲.浙江海洋大学 2019
[2]IMSBC规则A组货物的物性特征参数研究[D]. 刘义.大连海事大学 2018
[3]IMSBC规则中A组货物分类的试验载荷标准研究[D]. 张辰驰.大连海事大学 2015
[4]船舶运动对易流态化货物适运水分极限确定的影响[D]. 王欢.大连海事大学 2015
[5]散货船镍矿状态监测预警系统研究[D]. 储凡.大连海事大学 2014
[6]国际干散货船舶运输路径选择问题研究[D]. 李波.大连海事大学 2013
本文编号：3642368
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