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深海矿物资源开发系统关键力学问题及技术挑战 被引量：9
1
作者 沈义俊 陈敏芳 +1 位作者 杜燕连 李萌 《力学与实践》 北大核心 2022年第5期1005-1020,共16页
海底矿产资源丰富,但环境复杂恶劣,对深海矿物资源开发系统构成极大的危害。本文简述了国内外深海矿物资源开采系统的发展进程及几种典型的深海资源开采系统,基于复杂多变的海况,提出了深海矿物资源开采系统所涉及到的关键力学问题及技... 海底矿产资源丰富,但环境复杂恶劣,对深海矿物资源开发系统构成极大的危害。本文简述了国内外深海矿物资源开采系统的发展进程及几种典型的深海资源开采系统,基于复杂多变的海况,提出了深海矿物资源开采系统所涉及到的关键力学问题及技术挑战,从矿物资源开采系统的总体设计及集成控制、采矿车采集动态性能控制、立管输送系统动态特性、环境监测与评价等主要关键部分概括了目前采矿系统所面临的技术挑战。 展开更多
关键词 深海采矿 采矿车 水面工作母船 立管输送 系统集成
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基于数据融合及残差卷积自编码器的结构损伤识别方法 被引量：2
2
作者 刘玉驰 蒋玉峰 +1 位作者 王树青 马春可 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期194-203,共10页
深海混输立管作业期间持续遭受外部风浪流耦合荷载及内部矿液两相流体磨蚀作用,长期作用下结构损伤逐渐积累。立管结构呈高长细比、柔性状态,传统结构损伤识别过程中存在模态参数识别困难、单测点响应损伤敏感度低等诸多问题。针对上述... 深海混输立管作业期间持续遭受外部风浪流耦合荷载及内部矿液两相流体磨蚀作用,长期作用下结构损伤逐渐积累。立管结构呈高长细比、柔性状态,传统结构损伤识别过程中存在模态参数识别困难、单测点响应损伤敏感度低等诸多问题。针对上述问题,该研究提出了基于数据融合及一维残差卷积自编码器(one dimension residual convolution autoencoder, 1D-RCAE)的深海混输立管结构损伤识别方法,以结构损伤敏感的应变动态响应为输入,使用主成分分析(principal component analysis, PCA)进行多测点应变响应特征融合,进一步利用1D-RCAE自动提取损伤敏感特征,以结构损伤前后敏感特征间的马氏距离构建结构损伤判定指标,实现混输立管结构健康状态监测。通过500 m深海混输立管结构数值模拟和立管物理缩尺模型试验对该研究提出的方法进行验证,结果表明,有限测量信息下能够有效实现深海混输立管结构损伤识别,其中数值模拟验证损伤识别准确率高于99%,物理模型验证损伤识别准确率高于98%。同时探究了噪声污染、海洋环境因素变化对该研究提出方法损伤识别性能的影响规律。 展开更多
关键词 深海混输立管 结构损伤识别 一维残差卷积自编码器(1D-RCAE) 主成分分析(PCA) 数据融合
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基于尾流振子模型的柔性悬挂立管涡激振动分析
3
作者 邹丽 国奇 +1 位作者 金国庆 于宗冰 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期57-66,共10页
为了分析深海采矿柔性立管涡激振动响应特性,提出了一种高效的针对特殊边界的处理方法.基于欧拉梁模型和尾流振子模型,结合有限差分方法,系统研究不同边界条件、中间仓质量和海流剪切参数对深海采矿立管涡激振动的影响规律.结果表明:悬... 为了分析深海采矿柔性立管涡激振动响应特性,提出了一种高效的针对特殊边界的处理方法.基于欧拉梁模型和尾流振子模型,结合有限差分方法,系统研究不同边界条件、中间仓质量和海流剪切参数对深海采矿立管涡激振动的影响规律.结果表明:悬挂立管底部会产生较大位移,与传统两端铰接立管相比,相同激励下悬挂立管会激发出更高阶的振动模态,从原本5阶模态升至6阶;随着中间仓质量增加,立管振动的主导模态会随之降低,在同一模态下,悬挂立管底部位移逐渐减小,从0.460降至0.405,当模态转换时,底部位移均方根会迅速增大,由0.405升至0.413;底部位移随着均匀流速的增加呈现出波动趋势,在一定流速范围内,位移随流速线性变化;随着剪切参数增大,在同一模态下,立管底部的位移逐渐减小,当模态转换时,底部位移会增加. 展开更多
关键词 深海采矿 柔性悬挂立管 涡激振动 尾流振子模型
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横向振动立管上升流中球形单颗粒运动特征
4
作者 魏明珠 段金龙 +1 位作者 王旭 周济福 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期597-612,共16页
深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形... 深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形单颗粒运动特征进行研究,主要分析了立管振动参数、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比对立管中单颗粒运动的影响.研究表明,随振动频率和幅度、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比的增加,颗粒垂向平均速度减小.颗粒与管壁之间无碰撞发生时,颗粒与立管之间横向相对速度幅值、颗粒运动与立管之间横向速度的相位差以及颗粒垂向速度波动幅值,与立管振动的频率和振幅、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比呈正相关.然而,当颗粒与立管之间有碰撞发生时,颗粒与立管间的横向速度的相位差减小,而颗粒垂向速度波动幅值显著增大.另外,随着密度比和直径比的增大,颗粒与管壁之间更容易发生碰撞,而碰撞会减弱密度比和直径比对颗粒横向速度和垂向速度的影响. 展开更多
关键词 深海采矿 振动立管 上升流 颗粒运动 颗粒-管壁碰撞
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深海采矿扬矿管的横向运动响应分析 被引量：5
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作者 刘建浩 杨启 《矿山机械》 北大核心 2012年第2期5-9,共5页
在陆地矿产资源日渐枯竭与工业需求不断增长的矛盾下,深海矿物的开采已是势在必行。深海采矿扬矿管有区别于石油平台立管的特殊之处,由于处于悬垂状态而具有高自由度,因此其水平运动响应值得关注。采用有限元软件Abaqus的Aqua模块对其... 在陆地矿产资源日渐枯竭与工业需求不断增长的矛盾下,深海矿物的开采已是势在必行。深海采矿扬矿管有区别于石油平台立管的特殊之处,由于处于悬垂状态而具有高自由度,因此其水平运动响应值得关注。采用有限元软件Abaqus的Aqua模块对其进行有限元模拟,通过建模计算,得到扬矿管在作业状态与不同拖航速度下的水平偏移与弯矩分布情况,得到了一些具有参考价值的结论。 展开更多
关键词 深海采矿 Abaqus/Aqua 时域 扬矿管 运动响应
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动力定位深海采矿船作业过程数值分析 被引量：3
6
作者 朱枭猛 李彬 郭兴乾 《船舶》 2021年第5期94-104,共11页
深海采矿是一种高科技且高难度的深水、超深水采矿技术,以往的研究成果中对采矿船动力定位过程与立管及设备耦合分析尚不充分。该文采用势流理论分析采矿船水动力性能,采用集中质量法与Morison方程对立管与中继舱进行动力学建模。船舶... 深海采矿是一种高科技且高难度的深水、超深水采矿技术,以往的研究成果中对采矿船动力定位过程与立管及设备耦合分析尚不充分。该文采用势流理论分析采矿船水动力性能,采用集中质量法与Morison方程对立管与中继舱进行动力学建模。船舶动力定位系统采用PID控制器结合Kalman滤波进行建模,同时模拟了推力分配单元,充分计及动力定位对耦合运动系统的影响,完成采矿船动力定位过程中的深海采矿系统时域耦合数值分析;计算获得指定海况下的采矿船、中继舱的运动状态,立管的张力以及推进器推力等信息;分析了动态模拟中动力定位的影响。仿真过程对于深海采矿设计分析具有参考价值。 展开更多
关键词 深海采矿 动力定位 时域耦合 数值模拟 立管
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深海采矿系统悬链线立管动力响应分析 被引量：2
7
作者 郐艳荣 魏明珠 +1 位作者 王旭 周济福 《力学与实践》 北大核心 2020年第5期565-570,共6页
基于有限元模型,模拟、分析深海采矿系统悬链线立管在海流和水面船运动约束下的动力响应。结果表明:悬链线立管的最大等效应力和最大位移随时间呈周期性变化,且存在半个周期的相位差;当水面船运动到最高点时,悬链线立管位移达到最大值... 基于有限元模型,模拟、分析深海采矿系统悬链线立管在海流和水面船运动约束下的动力响应。结果表明:悬链线立管的最大等效应力和最大位移随时间呈周期性变化,且存在半个周期的相位差;当水面船运动到最高点时,悬链线立管位移达到最大值。悬链线立管最大等效应力和最大位移随水面船运动位移幅值的增加而增加,随运动周期的增加而减小。进一步对比发现,水面船运动位移和周期对立管等效应力的影响大于对其位移的影响。 展开更多
关键词 深海采矿系统 悬链线立管 动力响应 水面船 海流
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垂直扬矿管道堵塞条件下的水力特性 被引量：5
8
作者 曹斌 夏建新 刘鑫 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期446-451,共6页
基于试验研究,探讨了不同颗粒粒径(d)、堵管高度(H)、流体平均流速(V)条件下粗颗粒在垂直扬矿管道中堵管后再起动的临界条件。研究结果表明:(a)d和H是影响单位长度压差(ΔP)与V关系的2个重要参数。(b)当ΔP与V呈线性关系时,垂直管道堵... 基于试验研究,探讨了不同颗粒粒径(d)、堵管高度(H)、流体平均流速(V)条件下粗颗粒在垂直扬矿管道中堵管后再起动的临界条件。研究结果表明:(a)d和H是影响单位长度压差(ΔP)与V关系的2个重要参数。(b)当ΔP与V呈线性关系时,垂直管道堵管后颗粒将无法实现再起动;反之,如若二者呈非线性关系,则颗粒可实现再起动。(c)基于试验结果提出的颗粒再起动时的临界流速、临界单位长度压差计算公式符合精度要求。 展开更多
关键词 深海采矿 垂直扬矿管道堵塞 颗粒粒径 堵管高度 流体平均流速 颗粒起动I临界条件
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深海采矿脐带缆管理系统分析 被引量：1
9
作者 李修波 何多昌 +1 位作者 张定华 晏青 《中国海洋平台》 2022年第5期104-108,共5页
为解决采矿作业过程中海洋载荷、硬质提升管道、关键设备对脐带缆的潜在损伤,采用新设计的背负式管夹将脐带缆紧固在提升硬管上,在伸缩装置区域对脐带缆进行升沉运动补偿。在前期研究的基础上,对脐带缆绑扎中的现场作业环境、正常与特... 为解决采矿作业过程中海洋载荷、硬质提升管道、关键设备对脐带缆的潜在损伤,采用新设计的背负式管夹将脐带缆紧固在提升硬管上,在伸缩装置区域对脐带缆进行升沉运动补偿。在前期研究的基础上,对脐带缆绑扎中的现场作业环境、正常与特殊管段绑扎以及脐带缆升沉补偿中的顶部支撑及弯曲限制等内容进行分析研究,尝试建立一套适用于深海采矿“泵-管”连续提升作业的脐带缆管理系统。该系统可为深海采矿系统脐带缆的安全服役提供一种可靠的工程实例借鉴。 展开更多
关键词 深海采矿 “泵-管”连续输送 脐带缆 管理系统
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