检索结果-内蒙古大学图书馆

北京科技大学学报 2002年第4期24卷 391-394页

作者：申焱华张文明石博强北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

深海采矿系统中,扬矿管受采矿船的航行速度及海浪、海流等因素的影响会发生横向偏移的问题.对带有集中质量的阶梯式扬矿管的横向偏移进行了建模,并用枷辽金（Galerkin）方法进行求解,通过计算机的模拟计算,分析了扬矿管在不同情况下横... 详细信息

深海采矿系统中,扬矿管受采矿船的航行速度及海浪、海流等因素的影响会发生横向偏移的问题.对带有集中质量的阶梯式扬矿管的横向偏移进行了建模,并用枷辽金（Galerkin）方法进行求解,通过计算机的模拟计算,分析了扬矿管在不同情况下横向偏移的特性.

关键词：扬矿硬管弹性体建模深海采矿系统运动学动力学横向偏移伽辽金法

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深海采矿扬矿硬管内流作用下的涡激振动分析

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广西大学学报（自然科学版） 2012年第2期37卷 271-276页

作者：李艳李辉肖芳其戴欢中南大学机电工程学院湖南长沙410083

为研究内流作用对深海采矿扬矿硬管涡激振动的影响,以Matteoluca改进的涡激振动结构和尾流振子耦合系统模型为基础,采用加速度耦合方式,用模态主振型函数对硬管微分方程进行了离散,对建立的内部流场作用下的深海采矿扬矿硬管涡激振动微... 详细信息

为研究内流作用对深海采矿扬矿硬管涡激振动的影响,以Matteoluca改进的涡激振动结构和尾流振子耦合系统模型为基础,采用加速度耦合方式,用模态主振型函数对硬管微分方程进行了离散,对建立的内部流场作用下的深海采矿扬矿硬管涡激振动微分方程,计算分析了输送速度对硬管涡激振动固有频率和响应幅值的影响。结果表明,当输送速度使硬管固有频率在漩涡脱落频率附近变化时,结构和尾流振子耦合系统的振幅将会增加,系统的工作稳定性降低。为了保证管道输送的连续性,要避免采用使管线产生"锁振"现象的输送速度。

关键词：涡激振动扬矿硬管固有频率振动响应

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基于数值模拟方法的深海扬矿硬管碰撞特性

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实验室研究与探索 2010年第5期29卷 12-15页

作者：刘爱军周知进湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201

针对海洋采矿扬矿硬管存在遭受船舶撞击的可能性,采用非线性数值模拟方法,模拟刚性船首正向撞击锚泊在深海海域扬矿硬管,从而研究船舶不同条件下管道撞击特性。研究结果表明:船舶的撞击能量主要被扬矿硬管及其内部流体所吸收,扬矿管的... 详细信息

针对海洋采矿扬矿硬管存在遭受船舶撞击的可能性,采用非线性数值模拟方法,模拟刚性船首正向撞击锚泊在深海海域扬矿硬管,从而研究船舶不同条件下管道撞击特性。研究结果表明:船舶的撞击能量主要被扬矿硬管及其内部流体所吸收,扬矿管的最大水平运动幅度和最大系泊力与撞击船舶初始速度基本呈线性关系;撞击使管道产生的凹陷部位存在应力集中,给管道的安全运行带来了事故隐患,在设计工作压力下管道凹陷部位仍有较大的安全裕度。为保证管道安全运行,需有效遏制凹陷部位裂纹缺陷的产生。

关键词：扬矿硬管碰撞特性凹陷安全裕度

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深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流当地浓度的研究

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金属矿山 2016年第1期45卷 123-127页

作者：高瑞杰唐军江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流提升大洋锰结核颗粒的当地浓度受多种因素影响的问题,基于欧拉-欧拉理论模型,选用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,以含有锰结核颗粒的海水为流动介质,对扬矿硬管内液固两相流进行数值模拟,分析了管道、... 详细信息

针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流提升大洋锰结核颗粒的当地浓度受多种因素影响的问题,基于欧拉-欧拉理论模型,选用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,以含有锰结核颗粒的海水为流动介质,对扬矿硬管内液固两相流进行数值模拟,分析了管道、物料和浆体的特性等因素对颗粒当地浓度的影响规律。结果表明:不同工况条件下,管道内径、锰结核颗粒粒径、颗粒密度、提升角速度、提升浓度的增大均有助于提高颗粒的当地浓度,进而有利于提高颗粒的输送效率;过大的提升速度将会抑制断面上颗粒当地浓度的提高,从而降低颗粒的输送效率和提升能力;但管壁粗糙度及浆体黏度对当地浓度影响很小。研究结果对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流的输送参数优化和工程应用具有一定的指导意义。

关键词：扬矿硬管高速螺旋流当地浓度欧拉模型影响因素

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深海采矿扬矿硬管流固耦合力学行为及快速分析方法研究

深海采矿扬矿硬管流固耦合力学行为及快速分析方法研究

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作者：李辉中南大学

学位级别：硕士

在深海采矿系统中,对所开采矿产资源的输送是一个重要的环节。输送的过程中管道内部有矿浆作用,外部有波浪和海流作用,如何保证开采过程的连续性和平稳性,这是相关研究的关键问题。本文以我国深海采矿1000m海试系统为研究对象,采用理论... 详细信息

在深海采矿系统中,对所开采矿产资源的输送是一个重要的环节。输送的过程中管道内部有矿浆作用,外部有波浪和海流作用,如何保证开采过程的连续性和平稳性,这是相关研究的关键问题。本文以我国深海采矿1000m海试系统为研究对象,采用理论分析、数值计算与实验验证相结合的方法,综合考虑内外流场与管道系统的流固耦合作用,开展扬矿硬管力学行为研究,探索建立流固耦合力学行为快速分析方法,为深海采矿管道系统的设计与研发提供重要依据。本文的主要研究内容及结论如下： 1.建立了研究深海采矿扬矿硬管流固耦合力学行为的力学方程,用模态主振型函数对其进行了离散,并运用结构-尾流振子流固耦合模型求解了离散后的方程,研究了内流流速、管道内径、管道外径、顶端张力和管长对硬管的前四阶固有频率的影响,分析了内流流速、管道内径、管道外径、管长、顶端张力、外流流速对扬矿硬管涡激振动响应以及尾流振动响应的影响。 2.对内流、外流与管道的流固耦合作用进行了等效简化,建立了深海采矿扬矿硬管流固耦合力学行为的快速分析方法以便经济快速地对深海采矿扬矿硬管流固耦合问题进行简化和保守处理。 3.运用ANSYS软件并结合流固耦合力学行为快速分析方法,对流固耦合作用下的深海采矿扬矿硬管进行了分析,并与结构-尾流振子流固耦合理论分析结果进行了对比。 4.应用断裂力学的基本原理,对流固耦合作用下的深海采矿扬矿硬管进行了损伤容限设计。 5.最后通过实验验证了本研究的正确性和有效性。

关键词：扬矿硬管流固耦合涡激振动深海采矿快速分析

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深海采矿扬矿硬管和组合缆同步下放控制系统研究

深海采矿扬矿硬管和组合缆同步下放控制系统研究

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作者：杨锋中南大学

学位级别：硕士

在深海采矿系统中,扬矿硬管系统和基于光纤动力组合缆的供电及信息传输是其中两个非常重要的组成部分。扬矿硬管系统的主要作用是将集矿机采集的多金属结核从中继仓提升到海面采矿船上;组合缆的作用主要是提供进行水上水下信号和动力电... 详细信息

在深海采矿系统中,扬矿硬管系统和基于光纤动力组合缆的供电及信息传输是其中两个非常重要的组成部分。扬矿硬管系统的主要作用是将集矿机采集的多金属结核从中继仓提升到海面采矿船上;组合缆的作用主要是提供进行水上水下信号和动力电源的传输通道。由于组合缆是捆绑在硬管上进行分段下放,组合缆下放的过快会引起膨起或扭曲;组合缆下放过慢,则易于拉断,因此保证组合缆下放与硬管下放的同步,对于采矿系统下放和回收作业安全、可靠、高效、连续、经济的运行有极为重要的意义。本文针对深海采矿过程中硬管系统和组合缆系统的下放控制问题进行研究。首先,分别介绍了硬管下放系统和组合缆下放系统工艺及主要设备,分析出硬管组合缆下放过程存在的主要问题;接着,在分别分析硬管下放过程和组合缆下放过程中电机频繁起停、低速运行和负载不断变化等特性的基础上,依据硬管和组合缆系统的数学模型,对两子系统采用速度环和电流环双闭环控制方案,电流环采用PI控制,速度环采用模糊PI控制;最后,在设计完成硬管下放调速子系统和组合缆下放调速子系统的基础上,采用基于补偿器原理并联运行的同步控制方法,实现硬管组合缆同步准确下放。仿真结果表明硬管组合缆下放系统加入速度补偿后,起停过程跟随性能和抗干扰性能都得到提高。

关键词：深海采矿光纤动力组合缆扬矿硬管模糊PI控制同步控制

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内流作用下深海扬矿硬管流固耦合振动特性数值仿真研究

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江苏科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期38卷 16-24页

作者：田石磊陈科尤云祥上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究三亚572000

为研究内流作用下扬矿硬管的振动特性,根据相似理论建立包括扬矿硬管、中间仓、内部流场在内的流固耦合有限元模型,计算了扬矿管在内流场作用下的模态频率,并根据计算结果进行谐响应分析;探究了壁厚、内径、恒定内流流速、不同频率与幅... 详细信息

为研究内流作用下扬矿硬管的振动特性,根据相似理论建立包括扬矿硬管、中间仓、内部流场在内的流固耦合有限元模型,计算了扬矿管在内流场作用下的模态频率,并根据计算结果进行谐响应分析;探究了壁厚、内径、恒定内流流速、不同频率与幅值的脉动内流流速对扬矿管系统振动特性特别是共振行为的影响.结果表明:恒定内流流速下,扬矿管振动位移的频率与其振幅最大的共振频率(12阶固有频率)相一致,主要表现为纵向振动.距中间仓10%管长范围内,扬矿管的振动幅值变化低于5%.相对于保持壁厚不变调整内径,保持内径不变调整壁厚对扬矿管共振行为的抑制作用更为显著.脉动内流幅值大于0.5 m/s时,扬矿管的最大振动位移与等效应力接近线性增长.随着脉动内流频率的增加,存在以12阶固有频率为中心、区间长度为8 Hz的共振带,在共振带内,扬矿管的最大等效应力出现在顶端,沿水深方向逐渐减小.

关键词：扬矿硬管流固耦合共振响应有限元分析

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考虑流固耦合的1000m深海扬矿硬管动力学分析

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水资源与水工程学报 2017年第1期28卷 163-168页

作者：李艳廖科伏卢飞刘少军中南大学机电工程学院湖南长沙410083 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

考虑1 000 m深海扬矿硬管外部海洋环境及管道内部流体的流动特性,建立扬矿硬管内、外部流体的流固耦合有限元分析模型,研究不同工况下,内流、中间仓和拖航速度等对扬矿硬管位移特性及其应力分布特性的影响。研究结果表明内流是一个重要... 详细信息

考虑1 000 m深海扬矿硬管外部海洋环境及管道内部流体的流动特性,建立扬矿硬管内、外部流体的流固耦合有限元分析模型,研究不同工况下,内流、中间仓和拖航速度等对扬矿硬管位移特性及其应力分布特性的影响。研究结果表明内流是一个重要因素,不能忽略其对管道的位移以及应力作用,随着内流密度的增大,管道横向偏移减小,等效应力增大。在拖航状态下,随着拖航速度的增大,管道横向偏移以及等效应力都增大。管道横向偏移随着中间仓质量的增大而减小,等效应力先减小后增大。

关键词：深海采矿扬矿硬管流固耦合横向位移等效应力

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静水扬矿硬管输送过程流固耦合振动的数值仿真与实验研究

静水扬矿硬管输送过程流固耦合振动的数值仿真与实验研究

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作者：卢浩湖南科技大学

学位级别：硕士

扬矿硬管是垂直提升管道系统中的关键设备,对整个采矿系统的安全可靠作业具有举足轻重的作用,一旦其发生破坏,将导致整个提升系统的瘫痪,甚至造成重大事故和经济损失。对管道振动特性的研究是管道系统分析中最基础,也是最普遍的内容,研... 详细信息

扬矿硬管是垂直提升管道系统中的关键设备,对整个采矿系统的安全可靠作业具有举足轻重的作用,一旦其发生破坏,将导致整个提升系统的瘫痪,甚至造成重大事故和经济损失。对管道振动特性的研究是管道系统分析中最基础,也是最普遍的内容,研究重点在于揭示管道固有特性和动态特性的内在规律。本文以垂直悬臂、外部静水、内部流体条件下的扬矿硬管为研究对象,深入分析不同工况下管道的流固耦合振动特性,从而为扬矿硬管设计、校核、振动机理和减振技术研究提供参考和依据。 (1)阐述了有关管道振动的研究进展,重点从扬矿硬管力学分析、流固耦合研究进展、悬臂输流管道振动、管道振动研究模型和方法等方面的研究工作进行了归纳和总结。 (2)论述了管道振动和流固耦合的相关基本理论,进行了静水条件下扬矿硬管受力分析及各物理场耦合分析,在此基础上基于Hamilton原理推导了管道振动微分方程,利用有限元法得到管道流固耦合振动方程,应用流体力学和弹塑性力学建立了管道耦合振动数学模型。 (3)应用有限元软件ADINA建立了管道流固耦合有限元模型,进行了管内流体—管道二者流固耦合以及管内流体—管道—管外流体三者流固耦合模态分析,得到了不同输送颗粒浓度、不同管道截面尺寸下的前10阶固有频率和振型,比较了上述工况条件下无耦合、二者耦合、三者耦合作用下的固有频率,进而深入分析了流固耦合作用对管道固有频率的影响。采用有限元法并通过MATLAB软件进行编程求解,讨论了不同体积浓度、不同流速下管道的固有特性,并将二者耦合下的ADINA求解结果与MATLAB求解结果进行比较,结果表明,两种方法所求结果误差较小,证明了所求结果的正确性。 (4)基于有限元软件ADINA分别建立管道和流体有限元模型,应用ADINA—FSI流固耦合模块进行流固耦合动态特性分析,对不同启动时间、不同约束条件、不同输送浓度、不同输送速度工况条件下的扬矿硬管振动动态特性进行研究,讨论上述工况条件下的应力、位移特性。 (5)在某矿井中的垂直提升管道上搭建了输送过程振动测试系统,采集输送过程中的振动信号,并对采集信号进行处理,对垂直提升过程中的相关振动特性进行实验研究,表明了仿真和实验结果总体趋势一致。

关键词：扬矿硬管流固耦合管道振动实验研究 ADINA

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考虑流固耦合的深海采矿长输流硬管力学行为

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第11期47卷 3670-3676页

作者：李艳贾广成刘少军中南大学机电工程学院湖南长沙410083 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

利用Workbench软件建立深海采矿长输流硬管的流固耦合有限元模型，研究管长、顶端张力等因素对其固有频率的作用效果；分别在内流和外流作用下对硬管进行流固耦合动力学仿真，研究内流流速、内流密度、外流流速等对其力学特性的作用。... 详细信息

利用Workbench软件建立深海采矿长输流硬管的流固耦合有限元模型，研究管长、顶端张力等因素对其固有频率的作用效果；分别在内流和外流作用下对硬管进行流固耦合动力学仿真，研究内流流速、内流密度、外流流速等对其力学特性的作用。研究结果表明：扬矿硬管的固有频率随着硬管长度的增加而降低，随着硬管所受的顶端张力的增加而增加；在内流作用下，扬矿硬管的最大侧向位移和最大主应力随着内流速度增大而增大，随着内流密度的增大而增大；在外部海流作用下，扬矿硬管的最大侧向位移和最大主应力随着外部海流速度增大而增大；为确保扬矿子系统高效平稳地工作，建议内流流速在合适的区间（如2.5-3.5 m/s）内变动，且整体深海采矿系统应在外部海流速度小于0.8 m/s条件下作业。

关键词：深海采矿扬矿硬管流固耦合力学行为

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