收藏本站
《中南大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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

李辉  
【摘要】: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。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TD424

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王基盛,杨庆山;流体环境中结构附加质量的计算[J];北方交通大学学报;2003年01期
2 张立翔,黄文虎,A.S.Tijsseling;水锤诱发弱约束管道流固耦合振动频谱分析[J];工程力学;2000年01期
3 郭海燕,傅强,娄敏;海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J];工程力学;2005年04期
4 孙旭峰;董石麟;;三维结构振动诱导流场附加质量的数值分析[J];工程力学;2008年07期
5 陈伟民;张立武;李敏;;采用改进尾流振子模型的柔性海洋立管的涡激振动响应分析[J];工程力学;2010年05期
6 王世忠;王茹;;三维管道固液耦合振动分析[J];哈尔滨工业大学学报;1992年04期
7 王世忠,于石声,赵阳;流体输送管道的固-液耦合特性[J];哈尔滨工业大学学报;2002年02期
8 莫杰;国际海底区域矿产资源勘查概况[J];海洋信息;2000年02期
9 申仲翰,赵强;内流对海底管线涡致振动与疲劳寿命的影响[J];海洋工程;1995年03期
10 傅明炀;余建星;高喜峰;;海底管道疲劳寿命预报方法[J];海洋技术;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王志;深海采矿扬矿管道工作特性的流固耦合分析与综合评价研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈远益;钴结壳螺旋滚筒采集头切削参数优化设计及其动力学仿真[D];中南大学;2011年
2 李广望;圆柱涡致振动的高精度数值计算[D];浙江大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 卢西伟;刘志刚;沈茂盛;;基于应力损伤的电力机车传动系统损伤度模型[J];北京交通大学学报;2009年06期
2 杨广雪;李强;谢基龙;李秋泽;;微动对车轴钢疲劳性能的影响[J];北京交通大学学报;2012年01期
3 何水清,张家泰,杨波,陈其廉;炮身的双时变横向振动分析[J];兵工学报;1995年02期
4 王书茂;焦群英;;结构动力分析的实验应变模态法[J];北京农业工程大学学报;1993年04期
5 李海根,李慧芳,范德顺,黄钟;转轴振动计算的传递矩阵方法研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);1997年04期
6 刘鸿飞,李谋渭,张少军,王真文,王增明,张大德,胡泽斌;板坯连铸机结晶器振动装置的动态特性[J];北京科技大学学报;1997年S1期
7 王艳林;吴兰鹰;王自东;;新型输液90°弯头结构流固耦合特性[J];北京科技大学学报;2010年07期
8 江伟,王锡明;多自由度系统振动方程的确定[J];北京工商大学学报(自然科学版);2002年02期
9 王锡明,江伟;转子轴承系统阻尼与自由振动频率的计算[J];北京工商大学学报(自然科学版);2002年03期
10 王锡明,江伟;高速转子支承反力的计算与研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 竺福庆;胡志刚;赵鹏程;彭鸿;门永新;赵福全;;基于有限元的稳定杆连杆疲劳性能研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 王军威;李国禄;王海斗;徐滨士;;滚动接触疲劳试验机的研究现状[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 李君兰;阎绍泽;;在空气介质中太阳电池阵展开动力学的研究进展[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
4 刘玉标;邢云林;王曦;申仲翰;;高速列车设备舱支架结构振动分析[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
5 奚盛海;肖文键;朱庆友;;某飞机液压管路动特性的有限元分析[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
6 孟浩;刘耀宗;王宁;温激鸿;;轴向力对轴系弯扭耦合振动特性的影响[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 吴海利;朱月梅;贾国庆;;X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳试验特性分析[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
8 王懿;段梦兰;曹静;;深水钢质悬链线立管涡激振动疲劳寿命分析[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
9 郑燕萍;倪晓宇;方明霞;何海波;;基于随机载荷的汽车驱动桥壳概率疲劳计算[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
10 王正;孙友富;蒋本浩;;弦振动解在木工带锯条振动特性研究中的应用[A];林木机械装备与循环经济论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孟丹;钢悬链线输流立管非线性振动数值模拟[D];中国海洋大学;2010年
3 李效民;顶张力立管动力响应数值模拟及其疲劳寿命预测[D];中国海洋大学;2010年
4 唐世振;考虑顺流向振动的深水顶张力立管涡激振动分析[D];中国海洋大学;2010年
5 杨广雪;高速列车车轴旋转弯曲作用下微动疲劳损伤研究[D];北京交通大学;2011年
6 凌丹;威布尔分布模型及其在机械可靠性中的应用研究[D];电子科技大学;2011年
7 张营川;筒型和翼型结构旋涡发放问题的数值仿真研究[D];大连理工大学;2011年
8 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年
9 吴鸿云;集矿机牵引性能若干影响因素研究[D];中南大学;2010年
10 胡琼;深海采矿扬矿管道系统力学行为模拟试验系统研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏云清;装载机差速器齿轮的非线性接触与疲劳寿命分析[D];浙江理工大学;2010年
2 章鑫;基于液压缸压力及鳍角反馈的减摇鳍升力控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 董婧;挠性立管涡激振动的离散涡方法研究[D];大连理工大学;2010年
4 施卫华;浸水结构动力特性与声辐射特性研究[D];大连理工大学;2010年
5 郭磊;斜齿轮多间隙非线性耦合系统动力学研究[D];大连理工大学;2010年
6 王丹;提升机动载荷作用下井塔振动分析与寿命预测[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 杨俊;水下矢量推进器的动力学仿真及优化设计[D];长沙理工大学;2010年
8 李洪春;顶张力立管顺流向动力响应及疲劳研究[D];中国海洋大学;2010年
9 王小东;钢悬链线立管拖地段与土体相互作用的数值模拟[D];中国海洋大学;2010年
10 甘文兵;基于有限元和断裂力学的起重机结构故障诊断[D];武汉科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王基盛,杨庆山;流体环境中结构附加质量的计算[J];北方交通大学学报;2003年01期
2 申焱华,毛纪陵,凌胜;垂直管道固液两相流的最小提升水流速度[J];北京科技大学学报;1999年06期
3 申焱华,张文明,石博强;深海采矿扬矿硬管弹性体建模分析[J];北京科技大学学报;2002年04期
4 潘志远;崔维成;缪泉明;;细长海洋立管涡激振动预报模型(英文)[J];船舶力学;2006年03期
5 ;Nonlinear Dynamic Analysis of Flexible Marine-Risers[J];China Ocean Engineering;1991年04期
6 ;Discrete Element with Flexible Connector for Dynamic Analysis of 3-D Beam Structures[J];China Ocean Engineering;1997年01期
7 王艺;陈伟民;林缅;;Variation of Added Mass and Its Application to the Calculation of Amplitude Response for A Circular Cylinder[J];China Ocean Engineering;2007年03期
8 孙建刚,薛景宏,王振;地下输液管道动力反应分析[J];地震工程与工程振动;2000年03期
9 李淑娟,王皓,黄涛,唐国安;太阳帆板振动诱导空气流场分析及其附加质量计算[J];复旦学报(自然科学版);2000年04期
10 刘江,毛纪陵,刘北英;深海采矿扬矿管横向运动动态分析[J];中国工程科学;2001年11期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 刘勇;深海钴结壳螺旋滚筒切削采集法的理论及实验研究[D];中南大学;2002年
2 邱长军;钴结壳和基岩的特性与模拟研究[D];中南大学;2002年
3 徐海良;单泵与储料罐组合的深海采矿软管输送系统研究[D];中南大学;2004年
4 王永辉;流体与结构相耦合系统的有限元法研究[D];清华大学;1990年
5 张希;无网格局部彼得洛夫伽辽金法在大变形问题中的应用[D];清华大学;2006年
6 夏毅敏;深海钴结壳螺旋切削采集过程仿真和螺旋采集头工作参数优化研究[D];中南大学;2006年
7 李鹏程;粗颗粒垂直管水力提升规律研究[D];清华大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 李蘅;深海采矿水力提升系统粗颗粒运动规律模拟研究[D];清华大学;2003年
2 张鹏;基于主成分分析的综合评价研究[D];南京理工大学;2004年
3 姜龙;粗颗粒垂直管水力提升速度与浓度的实验研究[D];清华大学;2005年
4 邓合霞;海洋立管在非线性波浪载荷下的极值响应研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 蒋录珍;动荷载作用下地下管道破坏的数值模拟[D];河北理工大学;2006年
6 姬国强;采煤机镐形截齿截割过程的计算模拟[D];太原理工大学;2008年
7 杨章锋;内流对海底悬跨管线管壁应力影响的数值研究[D];大连理工大学;2008年
8 王曰启;盾构刀盘三维数值模拟研究[D];天津大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢龙水;;中国深海采矿[J];中国矿山工程;1993年05期
2 王春生,周怀阳;深海采矿对海洋生态系统影响的评价Ⅱ.底层生态系统[J];海洋环境科学;2001年02期
3 廖平,刘少军;基于OpenGL的深海采矿系统监测可视化[J];矿山机械;2004年03期
4 赵松年,刘峰;德国深海采矿技术的研究[J];金属矿山;1995年06期
5 徐海良,何清华;深海采矿输送软管几何非线性静力分析[J];机械设计与研究;2005年03期
6 阳宁,夏建新;国际海底资源开发技术及其发展趋势[J];矿冶工程;2000年01期
7 吕东,何将三,刘少军;深海资源开采技术的研究现状[J];矿山机械;2004年09期
8 陶德宁;中国的深海采矿[J];铀矿冶;2000年01期
9 邹伟生;袁海燕;罗绍卓;;深海采矿扬矿硬管设计与强度计算[J];金属材料与冶金工程;2008年05期
10 周知进,王贵满;海底沉积物剪切强度的试验研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖体兵;;深海采矿扬矿管重载半主动型升沉补偿系统控制器的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 肖体兵;吴百海;;深海采矿扬矿管重载被动型升沉补偿系统的研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
3 胡大斌;汪小平;吴曼;梁平;;未来海洋矿产资源工业自动化开采方案的研究[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
4 吴百海;龙建军;肖体兵;雷什金;;海洋采矿起伏补偿电液控制信号采集的研究[A];第二届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2002年
5 刘华新;孔凡凯;;U.L.法在海底集矿机输运软管大变形分析中的应用[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
6 杨金福;陈策;韩东江;;高速旋转机械轴系耦合调频技术的研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
7 刘习军;王大钧;陈予恕;;奇异的高阶自激振动现象分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
8 闫民;尹建业;孙宝平;方俊;;颗粒流体力学方法(GHM)介绍[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 王士召;何国威;张星;;柔性体涡诱导振荡的流固耦合模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 凌胜;毛纪陵;张云仙;;深海多金属结核开采的广阔前景[A];1997中国钢铁年会论文集(上)[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 晓苛;深海采矿时代悄然走近[N];中国石油报;2006年
2 柯源;深海矿产宝藏,拿什么来勘查开发[N];地质勘查导报;2007年
3 张利民;迎接来自深海的挑战[N];中国海洋报;2006年
4 本报驻加拿大记者  杜华斌;深海采矿时代即将来临[N];科技日报;2006年
5 ;开发海底的“聚宝盆”[N];中国经济导报;2006年
6 蔺健;海洋开发:一场“蓝色圈地”运动[N];中国有色金属报;2007年
7 于洋;海底采矿:新技术带来新希望[N];中国石化报;2009年
8 钱秀丽;国际海底管理局南丹秘书长访问中国大洋协会[N];中国海洋报;2007年
9 ;硬管内窥镜的使用维护及术后保养(一)[N];农村医药报(汉);2008年
10 ;硬管内窥镜的使用维护及术后保养(二)[N];农村医药报(汉);2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志;深海采矿扬矿管道工作特性的流固耦合分析与综合评价研究[D];中南大学;2010年
2 胡琼;深海采矿扬矿管道系统力学行为模拟试验系统研究[D];中南大学;2011年
3 李流军;动力吸振式深海采矿主动升沉补偿系统设计及控制研究[D];中南大学;2012年
4 朱洪前;复杂作业环境下的深海采矿机器人轨迹跟踪研究[D];中南大学;2010年
5 胡小舟;深海采矿1000米海试系统主要部件布放中的水动力学问题研究[D];中南大学;2011年
6 刘勇;深海钴结壳螺旋滚筒切削采集法的理论及实验研究[D];中南大学;2002年
7 邱长军;钴结壳和基岩的特性与模拟研究[D];中南大学;2002年
8 肖体兵;深海采矿装置智能升沉补偿系统的研究[D];广东工业大学;2004年
9 冯福璋;深海资源开采系统球铰硬管接头的设计及系统横向运动分析[D];北京科技大学;2006年
10 王刚;深海采矿作业过程扬矿管线系统空间构形与动态特性研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李辉;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[D];中南大学;2012年
2 王明峰;深海采矿船运动模拟平台系统控制方法研究[D];中南大学;2012年
3 肖奇军;模糊控制在深海采矿升沉补偿模拟系统中的应用研究[D];广东工业大学;2004年
4 陈爱黎;深海采矿扬矿电泵受力分析与计算[D];湖南大学;2012年
5 杨培邦;深海采矿阀控式清水泵矿石输送系统研究[D];中南大学;2010年
6 袁碧华;钴结壳振动切削规律的试验研究[D];中南大学;2004年
7 肖永山;基于虚拟样机的1000米海试集矿系统联动动力学及建模研究[D];中南大学;2003年
8 杨康;深海采矿提升管系统优化研究[D];上海交通大学;2012年
9 龙江志;浮游式采矿车方案设计及其作业过程仿真研究[D];中南大学;2004年
10 李蘅;深海采矿水力提升系统粗颗粒运动规律模拟研究[D];清华大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026