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深海悬浮物浓缩保真取样器保压性能及薄膜过流能力研究

陈毅章  
【摘要】:国内在取样器保真方面的研究几乎处于空白。然而,为海洋生物基因、海洋环境和基础地质研究提供一种通用性较强的新型取样方法与技术,以及装备是必要而迫切的。本文所处课题的研究目标是设计一种在供潜器使用、可以在深海指定水深处无污染、无压力突变地采集、浓缩海水中悬浮颗粒物和浮游生物的取样器。 深海微生物取样器的关键技术在于如何保持高压采样筒体的压力——6小时的压力变化不超过10%。此外,薄膜的过滤能力和过流能力,以及承压能力是深海悬浮颗粒物和浮游生物保真取样的一个重要的性能指标。 本文采用数学模型,计算机模拟、实验三者相结合的研究方法。在取样器设计基础上针对保真取样器的高压简体保压性能,特别是对整个筒体在下放过程和回收过程中的压力变化过程,建立了压力补偿的数学模型。同时,依托于高性能的CAE分析软件ANSYS,对取样器进行深入的模拟分析与研究,供设计和以后的优化、改进参考。为了研究浓缩保真取样装置的性能,建立了可控流量的过流试验实验室模拟系统,考察和测试采样筒内水流过微孔过滤薄膜的过流能力,测试微孔过滤薄膜过滤能力,以及检验微孔过滤薄膜承压能力和影响因素。 通过实验室得到的数据与数学模型得到数据进行对比,发现二者基本一致,本文提出的取样器保压性能的分析方法有效,实现了设计之初的目标。此外,为了研究浓缩保真取样装置的性能,我们建立的可控流量的过流试验系统,与取样器系统具有可比性,得出了影响采样筒内微孔过滤薄膜的过流能力的因素。实验系统所得出的参数对取样器系统有一定的参考意义。


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