深海采礦系統(tǒng)布放回收過程中水動力計(jì)算及仿真研究.pdf

1、根據(jù)現(xiàn)階段的研究成果，我國深海采礦系統(tǒng)研究采用的是自行式集礦機(jī)加水力管道提升采礦系統(tǒng)；在該系統(tǒng)采礦作業(yè)開始前和結(jié)束后的布放回收作業(yè)是采礦作業(yè)順利進(jìn)行的前提。采礦系統(tǒng)的布放回收作業(yè)必須克服海洋環(huán)境的影響，因此對布放回收作業(yè)受海洋載荷影響研究以及海洋載荷（尤其是水動力）的計(jì)算是非常有必要的。 本文以深海采礦系統(tǒng)布放回收過程水動力為研究對象，根據(jù)面元法的基本原理編制了計(jì)算無限場三維物體附加質(zhì)量的計(jì)算程序，通過理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了程序的計(jì)算

2、精度，在此基礎(chǔ)上計(jì)算了深海采礦系統(tǒng)水下設(shè)備的附加質(zhì)量和附加質(zhì)量系數(shù)；在引入水動力影響的基礎(chǔ)上，建立了布放回收過程虛擬樣機(jī)模型，分析了水動力對布放回收的影響及不同布放回收速度下軟管的受力。 論文的主要工作和結(jié)論如下： 1、分析了我國深海采礦1000m海試系統(tǒng)的布放回收過程中海洋載荷組成，由此提出采礦系統(tǒng)中水動力計(jì)算和水動力影響研究的重要性；引入附加質(zhì)量和附加質(zhì)量系數(shù)來描述深海采礦系統(tǒng)的水動力。 2、根據(jù)勢流理論和面

3、元法的基本原理，采用Fortran語言編制了兩種基于面元法的附加質(zhì)量和附加質(zhì)量系數(shù)計(jì)算程序；通過算例的分析，驗(yàn)證了計(jì)算程序的正確性，比較了兩種程序的精度和效率；同時(shí)通過測試計(jì)算長方體附加質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了面元法程序計(jì)算長方體一類非流線型物體的附加質(zhì)量是能滿足工程計(jì)算精度需要的。 3、建立了深海采礦關(guān)鍵部件（集礦機(jī)、中間倉、揚(yáng)礦管和揚(yáng)礦泵）的三維模型并劃分網(wǎng)格，采用數(shù)值計(jì)算程序得出了上述部件三個(gè)平動方向的附加質(zhì)量和附加質(zhì)量系